Au plus près du miracle

Article extrait du dossier Vert, c'est la vie!
Chloroplaste, organite responsable de la photosynthèse chez les plantes / © Andrzej Wojcicki / SPL

Exploration jusqu'au cœur d’une cellule végétale. C’est là que, dans un bourdonnement d’activité, la lumière crée la vie par le biais de la photosynthèse.

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Toutes les plantes qui poussent autour de nous sont constituées de milliards de milliards de cellules. Et hop ! Un microscope pour voir de près à quoi cela ressemble. Coupez un petit bout de feuille, placez-le dans une goutte d’eau entre lame et lamelle, allumez la lumière, réglez la netteté… Vous voyez ? Dans chacune de ces cellules se cache un noyau gardien du patrimoine génétique, un réservoir rempli d’eau appelé vacuole et quelques dizaines de jolis confettis verts où se concentre la chlorophylle. Ces organes spécialisés dans la photosynthèse s’appellent des chloroplastes. Ce sont les descendants directs des cyanobactéries englobées autrefois par l’ancêtre de la cellule végétale. En écarquillant les yeux, vous verrez les chloroplastes se déplacer pour régler leur exposition à l’énergie lumineuse.

Au-delà du microscope

Au microscope optique, vous n’irez pas plus loin. Mais croyez-moi pour la suite. A l’intérieur de chaque petit sac vert, il y a des membranes empilées de manière compliquée. C’est là que se nichent les molécules de chlorophylle groupées en antennes collectrices d'énergie.
Le miracle se produit en deux étapes. D’abord photo-, la lumière en grec, puis -synthèse, le travail chimique proprement dit. Dans les membranes, la chlorophylle transmet l'énergie lumineuse à de petites molécules qui la stockent momentanément. Puis, hors des membranes, un cocktail d’enzymes associe ces molécules à du CO2 pour produire finalement du glucose. L’ensemble du processus est extrêmement complexe, mais redoutablement efficace. Vous m’en voulez d’avoir à peine simplifié?

Chargement
Membrane extérieure
Liquide entre les empilements gorgé d’enzymes spécialisées : c’est l’usine chimique
Empilement de membranes très riche en chlorophylle : c’est le panneau solaire
Vacuole remplie d’eau
Mitochondrie, siège de la respiration
Paroi en cellulose
Chloroplaste, siège de la photosynthèse
Noyau
Au plus près du miracle de la photosynthèse

Une "table-mousse" qui récupère l’énergie électrique produite par des plantes pour faire de l’électricité.

Une table très nature

Les panneaux photovoltaïques qui fleurissent de plus en plus sur les toits des maisons voient leur coût baisser et leur rendement s’améliorer. En parallèle, certains chercheurs imaginatifs explorent d’autres pistes encore plus inspirées de la nature pour produire de l’énergie. Par exemple des feuilles artificielles où du silicium capte l’énergie solaire pour casser en deux une molécule d’eau. L’hydrogène ainsi produit alimente une pile à combustible. Hélas, cette photosynthèse artificielle n’en est encore qu’au prototype. Autre rêve ? Des objets hybrides comme cette table-mousse qui récupère l’énergie électrique produite par des plantes pour faire de l’électricité. Avec un tel mécanisme, on parviendrait à alimenter une alarme digitale ou une diode LED.

La photosynthèse en détails

La photosynthèse se divise en deux phases: la phase claire durant laquelle la lumière est captée, et la phase obscure, où le glucose est synthétisé.

A) Phase claire

(dans le panneau solaire)

Casser l’eau L’énergie solaire excite la chlorophylle et crée un courant électrique dont l’énergie va casser une molécule d’eau (H2O).

Stocker l’énergie L’oxygène est rejeté. L’énergie des deux noyaux d’hydrogène et des électrons excités est transférée à de petites molécules appelées ATP et NADPH.

B) Phase obscure

(dans l’usine chimique)

Fixer le CO2 L’énergie stockée dans les molécules ATP et NADPH est utilisée pour intégrer le carbone du CO2 à de la matière vivante. Une série de réactions chimiques compliquées appelées cycle de Calvin aboutit à la synthèse d’une molécule de glucose.

Couverture de La Salamandre n°234

Cet article est extrait de La Salamandre
n° 234
Juin - Juillet 2016
Article N° complet

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