Chloroplaste

Définition

Un chloroplaste est un plaste coloré en vert avec des chlorobiontes donnant la couleur verte des chlorophylles. Les chloroplastes sont l'un des nombreux types d'organelles dans la cellule végétale. Ils forment ainsi des organites de photosynthèse, des sous-unités spécialisées, chez les organismes photosynthétiques : plantes, algues, cyanobactéries.

Leur rôle principal est de procéder à la photosynthèse, où le pigment photosynthétique de la chlorophylle capte l'énergie de la lumière du soleil et la stocke dans les molécules de stockage d'énergie ATP et NADPH tout en libérant de l'oxygène de l'eau.

Structure de chloroplastes en coupe au microscope :

Les chloroplastes expriment la couleur verte de ces "plastes chlorophylliens", avec une belle chlorophylle verte. Chaque chloroplaste est un organite cellulaire contenant la chlorophylle et assurant la photosynthèse.

Explications

Le mot chloroplaste est souvent utilisé comme synonyme de chromatophore (ou de plaste) par opposition aux amyloplastes et aux leucoplastes ne contenant pas de pigments, car les chromatophores de couleur dominante autre que le vert (par exemple phéoplaste et rhodoplaste) contiennent tous de la chlorophylle (hormis les chromoplastes chargés de caroténoïdes des fleurs et des fruits).

Autrement exprimé, un chloroplaste est un organite cytoplasmique des Plantae contenant des pigments de photoconversion biologique (chlorophylles, carotènes, xanthophylles) permettant de transformer l'énergie lumineuse en énergie chimique. Les chloroplastes correspondent à des cyanobactéries devenues endosymbiotiques au cours de l'évolution.

Fonctions

Chaque chloroplaste capture la lumière sous forme d'énergie, la stocke pour obtenir de l'énergie des molécules d'ATP et de NADPH et pour l'utiliser dans le processus appelé photosynthèse pour fabriquer des molécules organiques et libérer de l'oxygène à partir de dioxyde de carbone et l'eau. Cet organite cytoplasmique est limité par une double membrane et contient les chaînes photosynthétiques insérées dans des sacs membranaires ou thylakoïdes.

Organisation

L'intérieur d'un chloroplaste :

L'intérieur d'un chloroplaste montre les membranes externe et interne, les thylakoïdes, le stroma et un granum.

Les thylakoïdes baignent dans le stroma qui contient le génome chloroplastique, des globules lipidiques et des grains d'amidon. Ainsi, les chloroplastes utilisent ensuite l'ATP et NADPH pour fabriquer des molécules organiques à partir de dioxyde de carbone dans un processus connu sous le cycle de Calvin. Les chloroplastes effectuent un certain nombre d'autres fonctions, y compris la synthèse d'acides gras, synthèse d'acides aminés, et la réponse immunitaire chez les plantes. Le nombre de chloroplastes par cellule varie de 1 dans les algues jusqu'à 100 dans les plantes comme Arabidopsis sp. et le blé.

La chlorophylle pluricellulaire est originaire des chloroplastes :

Les chloroplastes, pluricellulaires, sont présents chez tous les eucaryotes photosynthétiques, comme avec cette vue de la chlorophylle verte en coupe sur une lamelle de la mousse aquatique européenne Plagiomnium affine.

Structure

La structure fine des chloroplastes est représentée par des compartiments séparés : stroma marginal et, pyrénoïde, lamelle périphérique, thylakoïdes et lamelle centrale traversant le pyrénoïde. Les rôles des éléments structurels individuels du chloroplaste par rapport au mécanisme de concentration de carbone et l'effet de l'activité de l'anhydrase carbonique dans divers compartiments sont analysés. Le transport hypothétique de HCO₃^- dans la lumière d'un acide thylakoïde est ajusté en imposant un principe d'optimisation : un CO₂ donné sur le site de Rubisco est obtenu avec des coûts énergétiques minimaux pour le mécanisme de concentration de carbone.

L'origine biologique des chloroplastes tendrait à indiquer qu'ils proviennent vraisemblablement de cyanobactéries qui seraient devenues symbiotiques en évoluant.

La chlorophylle se trouve dans des chloroplastes :

Si la chlorophylle se situe obligatoirement dans un chloroplaste, dans les plantes vertes, les chloroplastes sont entourés par deux membranes bicouches de lipides supposées correspondre à des membranes, externe et interne, de la cyanobactérie ancestrale.

Les chloroplastes ont leur propre génome, qui est considérablement réduit par rapport à celle de la cyanobactérie équivalente vivante, mais les parties qui sont encore présentes montrent des similitudes évidentes avec le génome des cyanobactéries. Les plastes peuvent contenir de 60 à 100 gènes alors que les cyanobactéries contiennent souvent plus de 1 500 gènes. La plupart des gènes manquants sont codés dans le génome nucléotique de l'hôte.

Taille et nombre

La taille et le nombre de chloroplastes des cellules de garde sont bien corrélés avec les niveaux de ploïdie chez de nombreuses espèces végétales. La taille des cellules de garde des feuilles entièrement déployées peut être obtenue en pressant la surface inférieure de la feuille sur du ruban adhésif transparent. La majeure partie du tissu foliaire est ensuite grattée avec un scalpel, laissant l'épiderme inférieur attaché au ruban. Les longueurs des cellules de garde sont mesurées au microscope. Les chloroplastes des cellules de garde sont mieux visualisés en exploitant la fluorescence rouge endogène produite avec un microscope ultraviolet équipé d'un filtre de 480 nm.

Chez les algues

Dans certaines algues (comme les hétérokontés et les protistes tels que Euglenozoa et Cercozoa), les chloroplastes semblent avoir évolué à travers un événement secondaire de l'endosymbiose, dans lequel une cellule eucaryote engloutit une seconde cellule eucaryote contenant les chloroplastes, formant des chloroplastes avec trois ou quatre membrane en couches. Dans certains cas, ces endosymbiontes secondaires peuvent avoir eux-mêmes été engloutis par encore d'autres eucaryotes, formant ainsi des endosymbiontes tertiaires. Dans l'algue Chlorella, il n'y a qu'un chloroplastique, qui est en forme de cloche. À une exception près (l'amoeboïde Paulinella chromatophora), tous les chloroplastes peuvent probablement être attribués à un seul événement endosymbiotique (la cyanobactérie est engloutie par l'eucaryote). Malgré cela, les chloroplastes peuvent être trouvés dans un très large ensemble d'organismes, certains même pas directement liés les uns aux autres,comme chez la limace de mer Elysia chlorotica.

Dans certains groupes de mixotrophes protistes tels que les dinoflagellés, les chloroplastes sont séparés d'une algue ou ont capturés des diatomées pour les utiliser temporairement. Ces kleptochloroplastes ne peuvent avoir qu'une durée de vie de quelques jours et sont ensuite remplacés.

En botanique des plantes vertes, si la feuille est exposée à la lumière, l'étioplaste devient rapidement un chloroplaste et la chlorophylle est synthétisée à partir de son précurseur.

En rapport avec "chloroplaste"

• amyloplaste

  

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• apicoplaste

  

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