Pourquoi Plantes et Feuilles sont-elles Vertes ? (Photosynthèse)

Quel est le Secret de la Photosynthèse ?

SCIENCE & VIE Questions-Réponses N°25 > Juillet-Août > 2017

La Lumière pénètre jusqu'aux Racines des Plantes

E.H. - SCIENCE & VIE N°1192 > Janvier > 2017

La Photosynthèse

COMMENT ÇA MARCHE N°55 > Janvier > 2015

Pourquoi les Feuilles sont-elles le plus souvent Vertes ?

À l'époque, les scientifiques savaient que, si la grande majorité des feuilles sont vertes, c'est parce qu'elles contiennent de la chlorophylle, un pigment vert qui absorbe l'énergie lumineuse du soleil et la convertie en énergie chimique, elle-même utilisée pour fabriquer des sucres à partir d'eau et de dioxyde de carbone.

Toutes les plantes en contiennent, même si sa couleur est parfois masquée par des pigments secondaires. Or, les pigments de la chlorophylle absorbent surtout le rouge et le bleu. Et c'est parce qu'ils absorbent mal le vert, que cette couleur est réfléchie et parvient à notre système visuel. Voilà, en résumé, ce que nous savions en 2007. Le paradoxe, c'est que les longueurs d'ondes les plus absorbantes du rayonnement solaire se situent justement dans le vert (le rayonnement solaire nous apparaît jaune parce que l'atmosphère en absorbe le bleu, et le bleu retiré du vert donne du jaune). Mais pourquoi aucuns pigments absorbants spécifiquement le verre ne s'est-il imposé, ce qui aurait doté les plantes d'une plus grande efficacité énergétique et d'une belle couleur violette ?

L'ŒIL VOIT MIEUX LE VERT : "En réalité, révèle Ayumi Tanaka, biologiste à l'université d'Hokkaïdo (Japon), une grande partie de la lumière verte est absorbée par la chlorophylle". Ce qui n'était pas évident à comprendre tant que les scientifiques s'intéressaient au seul spectre d'absorption de la chlorophylle en mesurant les longueurs d'onde absorbées par une solution de chlorophylle en éprouvette. Trop simple. Jusqu'à ce qu'en 2009, des chercheurs japonais et australiens étudient le devenir d'un rayonnement lumineux à l'intérieur même des feuilles. Et découvrent que la lumière verte est mal absorbée par les thylakoïdes (chargés de la photosynthèse) qui se trouvent à l'intérieur des chloroplastes situés à la surface de la feuille. Cette lumière verte poursuit alors son chemin et, de réflexions en dispersions, s'enfonce dans des couches plus profondes, que les autres longueurs d'onde n'atteignent jamais. Ce trajet erratique lui fait traverser de nombreux chloroplastes. Et de malabsorption en malabsorption, entre 50 et 90 % du rayonnement vert finiront malgré tout paraître absorbés... Une stratégie payante car les chloroplastes de surface réfléchissent ainsi une partie de cette puissante lumière verte dont l'énergie endommagerait la feuille.
Mais comment se fait-il alors que nous voyons malgré tous les feuilles vertes alors qu'elles absorbent la majeure partie de cette couleur ? "Parce que c'est le rayonnement auquel l'œil humain est le plus sensible", répond Ayumi Tanaka. Les cellules photoréceptrices de la rétine humaine sensibles au vert sont en effet les plus nombreuses. Pour certains daltoniens, qui ne disposent pas de cellules photoréceptrices sensibles au vert, les plantes paraissent donc jaunes.

A.D. - SCIENCE & VIE > Septembre > 2011

Pourquoi la plupart des Plantes sont-elles Vertes ?

Ce n'est pas par souci de coquetterie que la majorité des végétaux sur Terre arborent cette couleur, mais par nécessité !

De fait, les plantes ont, comme nous, développé leurs propres stratégies pour répondre à leurs besoins. A commencer par la photosynthèse : grâce à cette opération qui transforme l'énergie solaire en énergie chimique, les végétaux obtiennent des glucides, hautement nutritifs, à partir de dioxyde de carbone et d'eau. Or, cette photosynthèse est l'œuvre des chloroplastes, soit des organites cellulaires des feuilles qui renferment des pigments, notamment les chlorophylles a et b (environ 2g et 0,5g par kg de feuilles fraîches). Ces chlorophylles captent l'énergie solaire de certaines longueurs d'onde de la lumière incidente, mais pas les radiations vertes (entre 495 et 570 nm) qui, elles, sont réfléchies vers notre œil. Et c'est ainsi que nous percevons la plante comme étant verte.

Evidemment, une question se pose : pourquoi une telle discrimination au sein du spectre lumineux ? Pourquoi les radiations vertes sont le plus souvent réfléchies et pas le bleu ou le rouge ? La réponse se situe au niveau moléculaire. En effet, la chlorophylle a est un pigment constitué d'un noyau de magnésium qu'entourent quatre groupements chimiques. Lesquels groupements possèdent des liaisons électroniques dont les électrons, excités par les rayons lumineux, accèdent à des niveaux d'énergie qui déclenche la photosynthèse. Oui, mais voilà, le passage d'un électron de l'état "fondamental" à un état dit "excité" ne se fait qu'après absorption d'un photon... et pas n'importe lequel ! Il faut que l'énergie apportée par le photon soit exactement la même que l'énergie nécessaire pour déplacer l'électron. Or, il se trouve que les différents états d'excitation de la chlorophylle sont atteints par l'absorption de multiples longueurs d'onde, sauf celles du vert, qui est alors réfléchi et, dès lors, devient visible.

Mais, direz-vous, comment font pour survivre les plantes qui ne sont pas vertes, comme les érables ou les chênes rouges d'Amérique. En réalité, ces plantes ne sont pas démunies en chlorophylle, mais ce pigment est masqué par d'autres pigments, dits "accessoires", chargés de collecter l'énergie lumineuse et de la transmettre à la chlorophylle a.

Par exemple, les caroténoïdes sont eux aussi présents dans les chloroplastes, mais absorbent davantage le vert et le violet. Ces pigments permettent de protéger la plante si elle est soumise à de trop fortes radiations. Lorsque les caroténoïdes sont présents en plus grande quantité que les chlorophylles, la couleur des plantes se situe du côté du rouge, du jaune ou du brun... et la flore devient alors une véritable palette de couleurs ! Et si les feuilles jaunissent avant de tomber, c'est que leur chlorophylle se dégrade, et laisse s'exprimer les caroténoïdes.

C.G. - SCIENCE & VIE > Décembre > 2007
 

   
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