Université de Franche-Comté

Le fonctionnement des chloroplastes en images

À l’usage exclusif des végétaux, la photosynthèse reste mystérieuse par bien des aspects. Deux études, l’une réalisée au département MN2S de l’Institut FEMTO-ST, l’autre au laboratoire de physiologie végétale de l’université de Neuchâtel , lèvent chacune un coin du voile sur les processus à l’œuvre.

La première porte sur la réplication artificielle d’un mécanisme moléculaire (voir ici), la seconde se concentre sur le fonctionnement du système naturel, à l’échelle de la cellule (article ci-dessous). Menées indépendamment l’une de l’autre, ces deux études n’en sont pas moins complémentaires, et ont récemment livré leurs conclusions dans des publications scientifiques de haut vol.

 

Si les feuilles des plantes contiennent différents pigments photosynthétiques, les pigments chlorophylliens sont, et de loin, les plus nombreux. Ce sont eux qui sont responsables de la couleur verte des végétaux. Les pigments chlorophylliens n’absorbent que très peu les longueurs d’onde entre 490 et 570 nanomètres, correspondant à la couleur verte dans le spectre visible. En réfléchissant ces ondes lumineuses, les feuilles donnent à nos yeux le vert comme couleur aux plantes.

Les pigments chlorophylliens se trouvent dans les chloroplastes, qui, nichés dans les cellules végétales, sont de véritables centrales énergétiques au cœur du processus de la photosynthèse. Les chloroplastes sont depuis de nombreuses années au centre de recherches menées au laboratoire de physiologie végétale de l’université de Neuchâtel. Dans l’un des derniers projets en date, Félix Kessler et son équipe ont pour la première fois mis en évidence la façon dont s’active la fonction fondamentale qu’ils assurent. « Le processus s’opère en deux étapes bien distinctes : à leur apparition, les chloroplastes acquièrent la capacité de réaliser la photosynthèse pour nourrir les cellules végétales, et dans un second temps, ils se multiplient. »

Arabidopsis thaliana – Photo naturescene.net

Les différentes techniques utilisées par l’équipe, combinant biochimie, microscopie électronique et imagerie 3D, ont de façon inédite permis de visualiser ce phénomène, sous forme d’une vidéo. La naissance puis la multiplication des chloroplastes ont été observées au cœur des cellules d’Arabidopsis thaliana, une plante cobaye des laboratoires.

« C’est surtout la rapidité du phénomène qui a surpris : il faut compter moins de 24 heures pour qu’un organite précurseur, l’étioplaste, se transforme en un chloroplaste parfaitement fonctionnel », explique Félix Kessler. Le chercheur souligne par ailleurs « le rôle essentiel d’un développement très rapide des chloroplastes pour la survie et la croissance des jeunes plantules dans leur écosystème ».

La découverte de ce processus pourrait être mise à profit pour optimiser le développement de plantes d’intérêt agronomique, et à l’inverse pour ralentir la prolifération de plantes indésirables grâce à des herbicides à l’action ciblée, et par là même plus respectueux de la faune environnante.

Cette analyse détaillée et en images de la biogenèse des chloroplastes a fait l’objet d’une publication dans la revue eLife en février dernier. Elle est le résultat du travail de thèse de Rosa Pipitone, mené au laboratoire de physiologie végétale de l’UniNE sous la direction conjointe du Pr Félix Kessler et d’Émilie Demarsy, aujourd’hui chargée de cours au laboratoire de botanique et biologie végétale de l’université de Genève.

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