Chloroplaste : définition, schéma et fonction

Les chloroplastes sont des organites présents dans les cellules végétales eucaryotes photosynthétiques, aussi bien chez les algues que chez les plantes supérieures. Ils sont classés dans les organites subcellulaires appelés plastes.

Où se trouvent les chloroplastes ? On les trouve dans les cellules mésophylles des feuilles, ou dans les cellules qui ont la capacité de photosynthétiser. Dans les parties de la plante où la lumière n'arrive pas, comme les racines, il n'y a pas de chloroplastes.

À plus petite échelle, les chloroplastes sont disposés dans le cytoplasme de la cellule et n'ont pas toujours la même forme ni le même nombre, mais varient d'une plante à l'autre. Les plantes supérieures ont en moyenne 10 000 chloroplastes par cellule, de forme ovale ou circulaire. Les algues n'ont que 1 ou 2 chloroplastes et peuvent avoir une forme étoilée, en ruban, ou d'autres formes particulières.

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Pour que la fonction du chloroplaste soit remplie, il a besoin de chacune de ses structures. Les parties du chloroplaste sont :

• Membrane externe : elle délimite le chloroplaste de l'extérieur et elle est perméable aux petites molécules qui passent par les porines.
• Membrane interne : elle est imperméable et sélective, car elle possède des protéines spécifiques pour le passage des molécules à l'intérieur et à l'extérieur du chloroplaste. Comme on peut le voir, elle possède deux membranes, c'est pourquoi le chloroplaste est généralement connu comme un système lamellaire à double membrane.
• Espace intermembranaire : il est situé entre les deux membranes et il est très étroit.
• Thylakoïdes : ce sont des sacs creux contenant des molécules de chlorophylle et d'autres pigments qui captent la lumière. Ils contiennent également des enzymes et des protéines. Ils sont également délimités par une membrane. Dans ces thylakoïdes, les photosystèmes I et II, qui sont des complexes pigments-protéines, sont enchâssés dans la membrane.
• Lumen du thylakoïde : espace formé à l'intérieur des thylakoïdes.
• Granum : empilement de plusieurs thylakoïdes ayant pour fonction de maximiser l'espace. Ils sont au nombre de 10 à 100 par chloroplaste.
• Stroma : espace interne entourant les thylakoïdes. Il est constitué d'une solution remplie d'enzymes. Il contient également de l'ADN, de l'ARN et des ribosomes. Il s'agit d'une solution aqueuse dense. Son pH est élevé.

Voici le schéma d'un chloroplaste :

La taille d'un chloroplaste varie généralement entre 2 et 10 micromètres de diamètre. La taille de ces organites cellulaires, présents dans les cellules végétales et algales, peut varier en fonction des conditions environnementales, de la santé de la plante et du stade de développement.

Le rôle principal des chloroplastes est de réaliser la photosynthèse chez les organismes eucaryotes, un processus qui se divise en deux phases, chacune étant réalisée dans une partie différente du chloroplaste.

Les réactions lumineuses qui dépendent de la lumière du soleil pour former de l'ATP et du NADPH se produisent dans la membrane thylakoïde. En d'autres termes, l'énergie lumineuse est transformée en énergie chimique utilisable par la plante, ce que l'on appelle la transduction. Cette transformation est rendue possible par les photosystèmes I et II. Le photosystème I est riche en chlorophylle a et le photosystème II en chlorophylle b, qui varient de l'un à l'autre par une petite modification de leur structure.

Rappelons que la photosynthèse comporte non seulement une phase lumineuse, mais aussi une phase sombre. Ici, l'énergie produite dans la phase lumineuse est utilisée pour fixer le CO2 et produire du glucose, via le cycle de Calvin. Cette phase sombre se déroule dans le stroma du chloroplaste. Le glucose produit est un type de sucre qui sera utilisé par la plante ou transféré aux consommateurs primaires qui mangent la plante.

Outre la photosynthèse, d'autres activités importantes se déroulent dans le chloroplaste, en particulier pour assurer le fonctionnement de la photosynthèse :

• Régulation des ions et des métabolites : elle a lieu dans la membrane, qui contient des protéines qui modulent l'entrée des métabolites et des ions nécessaires à la photosynthèse et au transport des produits de la photosynthèse dans la cellule.
• Synthèse de l'ARN et des protéines : ces composants nécessaires au chloroplaste sont fabriqués en partie à partir de leur ADN, mais aussi de celui du noyau de la cellule végétale. Pour cette raison, on dit que l'ADN du chloroplaste a une autonomie génétique partielle, car il est dépendant de l'ADN nucléaire.
• Synthèse des pigments : le chloroplaste fabrique ses propres pigments, qui sont la partie essentielle pour capter la lumière.
• Accumulation des substances de réserve : il peut accumuler des substances qui seront utilisées ultérieurement par la cellule, comme l'amidon.

Le chloroplaste est une structure cellulaire présente chez les plantes et les algues. Lorsqu'on l'observe au microscope, on peut voir une forme généralement ovale et une double membrane entourant le chloroplaste. À l'intérieur, il y a des thylakoïdes, des membranes en forme de disques empilés qui contiennent la chlorophylle, le pigment responsable de la photosynthèse. Ces thylakoïdes forment des grana (pluriel de granum), des amas empilés qui donnent au chloroplaste une apparence granuleuse.

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