Une feuille verte capte la lumière du Soleil, mais comment s’en sert-elle pour grandir ? Une grande partie de la réponse se trouve dans de minuscules structures présentes dans ses cellules : les chloroplastes. Ils permettent aux plantes de fabriquer de la matière à partir d’eau et de dioxyde de carbone. Comprendre ce qu’est un chloroplaste, c’est donc découvrir comment les végétaux se nourrissent et pourquoi ils jouent un rôle essentiel dans la vie sur Terre.
Qu’est-ce qu’un chloroplaste, exactement ?
Un chloroplaste est un organite présent dans les cellules de nombreux végétaux et de nombreuses algues. Un organite est une petite structure spécialisée à l’intérieur d’une cellule, un peu comme un atelier chargé d’une tâche précise. Celle du chloroplaste est de réaliser la photosynthèse : utiliser l’énergie lumineuse pour produire des sucres.
On trouve généralement de nombreux chloroplastes dans les cellules des feuilles, surtout dans les parties exposées à la lumière. Ils ne sont pourtant pas présents partout dans une plante. Les cellules d’une racine souterraine, par exemple, n’en possèdent habituellement pas : elles ne reçoivent pas assez de lumière pour faire la photosynthèse.
À quoi ressemble un chloroplaste ?
Au microscope, un chloroplaste apparaît souvent comme un petit ovale vert. Sa couleur vient surtout de la chlorophylle, un pigment qui absorbe la lumière. Même s’il paraît simple de l’extérieur, son intérieur est organisé pour capter cette énergie et l’utiliser efficacement.
Le chloroplaste est entouré de deux membranes. À l’intérieur se trouve un liquide appelé stroma, ainsi qu’un ensemble de membranes aplaties, les thylakoïdes. Ceux-ci peuvent être empilés en grana, comme de petites piles de disques. C’est principalement dans les membranes des thylakoïdes que se trouve la chlorophylle.
- L’enveloppe à deux membranes sépare le chloroplaste du reste de la cellule.
- Les thylakoïdes accueillent les réactions qui captent l’énergie lumineuse.
- Le stroma est le milieu où le dioxyde de carbone sert à fabriquer des sucres.
Comment le chloroplaste réalise-t-il la photosynthèse ?
Pour fonctionner, le chloroplaste a besoin de lumière, d’eau et de dioxyde de carbone. L’eau est absorbée par les racines, tandis que le dioxyde de carbone entre principalement dans les feuilles par de minuscules ouvertures, les stomates. La chlorophylle capte une partie de la lumière solaire et met en route une série de réactions chimiques.
Dans les thylakoïdes, l’énergie lumineuse permet notamment de séparer des molécules d’eau. Cette étape libère du dioxygène, rejeté dans l’air. D’autres réactions, dans le stroma, utilisent le dioxyde de carbone et l’énergie obtenue pour fabriquer des molécules sucrées. La plante peut ensuite employer ces sucres pour grandir, produire d’autres substances ou constituer des réserves.
On résume souvent le processus ainsi : eau + dioxyde de carbone + lumière → sucres + dioxygène. Cette formule est utile pour retenir les éléments essentiels, mais la photosynthèse se déroule en réalité en plusieurs étapes.
Pourquoi les chloroplastes sont-ils si importants ?
Grâce à leurs chloroplastes, les plantes et les algues produisent de la matière organique à partir de ressources présentes dans leur environnement. Cette matière nourrit directement les animaux herbivores, puis, indirectement, de nombreux autres êtres vivants. La photosynthèse est ainsi à la base de beaucoup de chaînes alimentaires.
Les chloroplastes contribuent aussi à l’équilibre de l’atmosphère : la photosynthèse prélève du dioxyde de carbone et libère du dioxygène. Cela ne signifie pas qu’une plante produit de l’oxygène en permanence. La nuit, sans lumière, ses chloroplastes ne réalisent plus la photosynthèse, même si les cellules de la plante continuent à respirer.
Toutes les cellules vertes possèdent-elles des chloroplastes ?
La couleur verte donne un indice, mais il faut distinguer plusieurs situations. Une cellule de feuille verte contient généralement des chloroplastes. Certaines algues en possèdent également. En revanche, les cyanobactéries, malgré leur capacité à faire la photosynthèse, n’ont pas de chloroplastes : ce sont des bactéries dont l’organisation cellulaire est différente.
Les chloroplastes possèdent une autre particularité étonnante : ils contiennent leur propre ADN. Les scientifiques pensent qu’ils descendent de bactéries photosynthétiques qui, il y a très longtemps, se sont installées durablement dans d’autres cellules. Cette origine explique en partie pourquoi un chloroplaste ressemble à un petit atelier presque autonome, tout en dépendant de la cellule qui l’abrite.