La puissante molécule de chlorophylle

par | Nov 29, 2023 | blogs, Cultiver des lumières | 0 commentaires

Introduction – Les producteurs peuvent être des scientifiques.

Qu’est-ce que la chlorophylle ? C’est un élément essentiel des plantes qui permet de convertir la lumière en énergie utilisable pour la croissance des plantes. Mais certains d’entre nous sont intimidés par toute la science qui se cache derrière les coulisses. Dans cet article, nous démystifions ce sujet fascinant afin d’aider les cultivateurs et les scientifiques en herbe à comprendre les détails en même temps que la situation dans son ensemble.

MK350N Premium product image

Fig 1 – Photo par Pixabay

Pourquoi la chlorophylle est-elle si puissante ?

Quand on y pense, tout ce que nous mangeons, directement ou indirectement, provient des plantes. Même la viande que nous consommons provient d’herbivores ou d’animaux mangeurs de plantes. Et c’est la chlorophylle qui déclenche la photosynthèse, entraînant la croissance des plantes qui deviennent les éléments constitutifs de tous les aliments. La chlorophylle pourrait donc être la molécule la plus essentielle, en dehors de l’eau, pour la vie sur cette planète.

 

Horticulture d'intérieur

Fig 2 – Tous les aliments proviennent en fin de compte de plantes – Photo de Lina Kivaka (Pexels)

Où se trouvent les molécules de chlorophylle ?

La molécule de chlorophylle fait partie du processus de photosynthèse des plantes, qui a fait l’objet d’un article précédent (ici). Nous avons mentionné que la photosynthèse se produit dans la cellule végétale > Cellule végétale > Chloroplaste > Thylakoïde > Membrane du thylakoïde.

Horticulture d'intérieur

Fig 3 – La chlorophylle fait partie de la photosynthèse qui se produit dans la membrane thylakoïde (cliquer sur l’image pour l’agrandir).

La membrane thylakoïde contient une sorte d’usine qui reçoit la lumière et la transforme en énergie végétale utilisable (ADP et NADPH). Dans cette usine se trouvent les composants PSII et PSI, qui contiennent des molécules de chlorophylle absorbant la lumière.

Fig 4 – L’usine de transformation de la lumière en énergie dans la membrane du thylakoïde

Qu’est-ce qu’une molécule ? Un peu de science.

Il est facile de comprendre ce qu’est une molécule en pensant à l’eau. Un « atome » est un élément fondamental et universel. Par exemple, il existe des atomes d’oxygène et des atomes d’hydrogène. Si vous reliez un atome d’oxygène à deux atomes d’hydrogène, vous obtenez une molécule H2O ou simplement de l’eau. Le dioxyde de carbone (CO2) est constitué d’un atome de carbone et de deux atomes d’oxygène, tous reliés entre eux. Une molécule est donc simplement un groupe d’atomes reliés entre eux pour former une substance unique.

Mais H2O est un liquide et CO2 est un gaz. Leurs propriétés diffèrent, mais pourquoi ? Parce que les caractéristiques de leurs structures moléculaires sont intrinsèquement différentes : la masse des atomes, la charge et les sous-particules à l’intérieur de chaque atome.

Cela dit, une molécule de chlorophylle est simplement un ensemble d’atomes reliés entre eux. Sa structure moléculaire détermine ses propriétés uniques, qui sont d’absorber la lumière et de déclencher la photosynthèse.

Phytochromes, Pr et Pfr moléculaires

Fig 6 – La molécule de chlorophylle

Phytochromes, Pr et Pfr moléculaires

Fig 5 – Atomes et molécules

Chlorophylle-a et Chlorophylle-b

Comme nous l’avons mentionné, la structure moléculaire de la chlorophylle détermine sa capacité à absorber la lumière. Mais pas n’importe quelle couleur de lumière. Les plantes ont évolué vers deux types de chlorophylle, la chlorophylle-a et la chlorophylle-b.

La chlorophylle-a et la chlorophylle-b résident toutes deux dans les cellules PSII et PSI de notre usine. Cependant, la chlorophylle-b absorbe mieux la lumière bleue, tandis que la chlorophylle-a absorbe mieux la lumière rouge. Ils sont fondamentalement similaires, à l’exception d’une infime partie de leur structure moléculaire (figure 7). Mais cette petite différence modifie les capacités d’absorption de la lumière des deux.

Figure 7 – Chlorophylle-a et Chlorophylle-b, différenciées par une petite formation sur la tête de la molécule.

La chlorophylle est une molécule de pigment

Comme nous l’avons mentionné, les deux molécules de chlorophylle peuvent absorber la lumière. Les chlorophylles réfléchissent également la lumière, principalement dans la partie verte du spectre, ce qui explique l’aspect vert des plantes.

La capacité d’une molécule à interagir avec la lumière en fait une« molécule pigmentaire« . La plupart des objets qui peuvent présenter une couleur ont des molécules de pigment, comme les peintures et les teintures, mais il existe également des molécules de pigment naturel, par exemple dans la couleur de nos cheveux.

Toutefois, certains objets, tels que le verre transparent ou l’eau, ne contiennent pas de molécules de pigment.

Le diagramme d’absorption ou les courbes de sensibilité (figure 8) montrent la molécule de pigment chlorophylle en action.

  • Chlorophylle a : Pics principaux autour de 430nm (bleu) et 662nm (rouge).
  • Chlorophylle b : pics principaux autour de 453nm (bleu) et 642nm (orange)

Remarquez également que la zone vert-jaune présente un creux important, ce qui s’explique par le fait qu’au lieu d’absorber le vert, la feuille le reflète ou le transmet.

Phytochromes et graines germées

Fig 8 (courbes de sensibilité à la chlorophylle) – image par Daniele Pugliesi CCA Share Alike 3.0

Phytochromes et graines germées

Fig 9 – Les chlorophylles utilisent la lumière bleue et rouge pour la photosynthèse. Sous la canopée, la lumière rouge lointaine est plus abondante et c’est là que les phytochromes entrent en jeu.

Pourquoi la lumière bleue et la lumière rouge ?

La réponse à cette question est une conséquence fascinante de l’évolution.

Lumière bleue

La lumière bleue a une longueur d’onde plus courte que les autres couleurs du spectre visuel, et une longueur d’onde plus courte signifie qu’elle contient plus d’énergie – en d’autres termes, la lumière bleue a un meilleur rapport qualité-prix. Les plantes ont évolué pour tirer parti de ce regain d’énergie.

Les feuilles qui font directement face au soleil verront le spectre complet des couleurs (figure 10) tomber sur leur surface. Cependant, les feuilles qui ne sont pas orientées vers le soleil mais qui sont toujours tournées vers le vaste ciel bleu profiteront de cette lumière bleue (figure 11). C’est ce qu’on appelle la lumière indirecte du soleil ; de nombreuses plantes d’intérieur s’en accommodent parfaitement.

Lumière rouge

Qu’en est-il du feu rouge ? La figure 8 montre que la chlorophylle-a élargit la gamme des spectres disponibles pour la photosynthèse.

Lumière rouge lointaine

Les stratégies mentionnées ci-dessus sont des moyens évolutifs que les plantes utilisent pour optimiser la récolte de l’énergie lumineuse. Même sous une canopée dense, une certaine photosynthèse peut encore avoir lieu, car une partie de la lumière bleue et rouge pénètre. Cependant, les spectres de lumière les plus abondants sous les feuilles sont les rouges lointains, au-dessus de 700 nm (voir figure 12). C’est là que les phytochromes interviennent, en absorbant l’énergie des rayons ultraviolets pour augmenter la production de chlorophylle et favoriser la croissance des tiges. (Voir Phytochromes et Photomorphogenèse).

 

Fig 10 – Spectre complet de couleurs sous la lumière directe du soleil – Les plantes utilisent à la fois la chlorophylle-a et la chlorophylle-b.

Fig 11 – Spectre du ciel bleu pour les feuilles orientées vers l’extérieur du soleil (lumière solaire indirecte) – La chlorphylle-b peut encore employer la lumière bleue.

Fig 12 – Spectre sous une canopée où la photosynthèse est mise à mal, mais au-dessus de 700 nm, c’est le rouge lointain où les phytochromes viennent à la rescousse.

La chlorophylle et le cycle de la vie

La chlorophylle donne le coup d’envoi de la photosynthèse, qui permet aux plantes de croître et de devenir la nourriture ou l’aliment dérivé qui entretient toute vie. De cette vie naît un engrais riche en azote (excréments) qui recommence le processus sur les terres agricoles. La photosynthèse recycle également le CO2 étouffant et produit le précieux oxygène que nous respirons.

C’est le modèle par excellence d’un écosystème durable, et tout commence avec la chlorophylle.

Dans cet article, nous avons abordé le quoi, le où et le comment de la chlorophylle pour les cultivateurs qui veulent devenir des scientifiques en herbe. Nous espérons vous avoir éclairé ou avoir comblé quelques lacunes sur cette puissante molécule et vous avoir convaincu que la science n’est pas si mauvaise après tout.

Fig 13 – Photo de Joshua J. Cotten sur Unsplash

Mesureur de PAR spectral PG200N

La mesure spectrale du PAR permet aux agriculteurs et aux chercheurs de bénéficier des avantages d’un éclairage expert pour ajuster les paramètres de couleur afin d’améliorer la qualité, le calendrier et la quantité de leurs produits.

Mesureur de PAR spectral PG200N

0 commentaires

Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Série de manuels

Le guide du scintillement

Tout ce que vous devez savoir sur Flicker, un artefact d'éclairage insidieux et potentiellement grave ayant un impact sur la sécurité visuelle des lieux publics comme les hôpitaux, les bureaux, les bibliothèques, etc.

▸ Obtenez-le !

A propos de l'UPRtek

United Power Research and Technology

UPRtek (est. 2010) est un fabricant d'instruments de mesure de la lumière portables et de haute précision ; spectromètres portatifs, appareils de mesure de la PAR, spectroradiomètres, solutions de calibrage de la lumière.

Le siège d'UPRtek, la R&D et la fabrication sont tous basés à Taiwan, avec une représentation mondiale par le biais de nos revendeurs certifiés.

▸ Lire la suite

Annonces

Milieu médical utilisant des lampes LED ou fluorescentes

Qu'est-ce qu'un spectromètre, un spectrophotomètre, un spectroradiomètre ?

Dans le domaine des appareils spectraux, trois appareils se distinguent : le spectromètre, le spectrophotomètre et le spectroradiomètre. Cependant, ces termes ont été utilisés de manière tellement interchangeable que nous nous sommes sentis obligés de clarifier leurs différences dans un court article.

▸ Spectromètre v Spectrophotomètre v Spectroradiomètre

Catégorie