Chlorophylle - Définition et Explications

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Introduction

La chlorophylle (mot composé en 1816 à partir des racines grecques χλωρός chlorós : vert et φύλλον phýllon : feuille) est le principal pigment assimilateur des végétaux supérieurs.

La chlorophylle (La chlorophylle (mot composé en 1816 à partir des racines grecques...) absorbe la part rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait...) de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) et donne leur couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes...) verte aux feuilles.
La chlorophylle est présente à haute-concentration dans les chloroplastes des cellules végétales vivantes
Teneur moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) des eaux marines de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) en chlorphylle (SeaWIFS) pour la période 1998-2006 (échelle logarithmique).
Molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) de chlorophylle, en vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde...) le magnésium (Le magnésium est un élément chimique, de symbole Mg et de numéro atomique 12.), en bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs...) l'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de...) et en rouge l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...)

Isolé en 1816 par Joseph Bienaimé Caventou et Joseph Pelletier, ce pigment (Un pigment est une substance colorée, naturelle ou artificielle, d'origine minérale ou...), situé dans les chloroplastes des cellules végétales, intervient dans la photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et...) pour intercepter l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) lumineuse, première étape dans la conversion de cette énergie en énergie chimique. Son spectre d'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise...) du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...) lumineux est responsable de la couleur verte des végétaux ; la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation...) la moins absorbée étant le vert, c'est donc cette couleur qui est perçue dans la lumière réfléchie vers l'oeil par la feuille (La feuille est l'organe spécialisé dans la photosynthèse chez les végétaux...).

Différentes formes de chlorophylle

Il existe plusieurs formes de chlorophylle différentiables selon leur structure chimique :

  • la « chlorophylle a » (symbole : « chla » ) est le pigment photosynthétique le plus commun du règne végétal ; il est présent chez tous les végétaux aquatiques et terrestres (≈ 3 g/kg de feuilles fraîches). La mesure de sa concentration dans l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) est utilisée comme indicateur de la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) de plancton (Homère désignait les animaux errant à la surface des flots par plankton, du grec...) végétal (Les classifications scientifiques classiques regroupent sous le terme végétal...) (phytoplancton, base principale du réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) trophique aquatiques). Les taux de l'eau en chlorophylle sont donnés en µg chla/L ;
  • la « chlorophylle b » se trouve chez les Cormophytes (végétaux supérieurs) et les Chlorophycées (algues vertes) à des teneurs moindres (≈ 0.75 g/kg MF) ;
  • Deux autres variantes, moins communes existent :
  • les chlorophylles c (C1, C2) chez les phaeophyceae (dites algues brunes) ;
  • la chlorophylle d chez certaines Cyanobactéries (parfois dites algues bleues).

La chlorophylle est également fortement réfléchissante dans le proche infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde...) (700 nm), les clichés aériens ou satellitaux en « fausses couleurs » (IR + vert + bleu) permettent aux spécialistes de reconnaître les essences par analyse radiométrique.

Spectre d’absorption

En vert le spectre d'absorption de la chlorophylle a et en rouge le spectre d'absorption de la chlorophylle b.

Le spectre visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre...) se situe approximativement entre 380 nm à 780 nm bien qu'une gamme de 400 nm à 700 nm soit plus commune. La lumière perçue comme « verte » par l’œil et le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite...) humain a une longueur d'onde, selon les notions de la couleur « verte », approximativement entre 490 et 570 nanomètres.

On remarque sur le graphique que l’absorbance de la chlorophylle est moindre pour cette plage (La géomorphologie définit une plage comme une « accumulation sur le bord de mer de...) du spectre électromagnétique (Le spectre électromagnétique est la décomposition du rayonnement...). La chlorophylle absorbe donc la majeure partie du spectre visible sauf la lumière verte.

Structure chimique et biosynthèse

La chlorophylle est un chlorine (quatre noyaux pyrroles en cercle), chélatant un atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que...) de magnésium au centre, ainsi qu'un alcool à longue chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :), le phytol (sauf pour les chlorophylle c) qui est hydrophobe (Un composé est dit hydrophobe (du grec υδρο, hydro = eau, et...) et sert d'ancrage à des protéines des membranes thylakoïdales. Elle présente une structure quasi-identique à l'hème (présente dans les globules rouges sanguins). C'est la présence, dans sa structure, de nombreuses doubles liaisons conjuguées qui permet une interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein...) avec le rayonnement lumineux et son absorption. Les chaînes latérales de chlorine sont variables et ceci entraîne une modification du spectre d'absorption entre les différentes familles de chlorophylles.

Chlorophylle a Chlorophylle b Chlorophylle c1 Chlorophylle c2 Chlorophylle d
Formule brute C55H72O5N4Mg C55H70O6N4Mg C35H30O5N4Mg C35H28O5N4Mg C54H70O6N4Mg
groupe C3 -CH=CH2 -CH=CH2 -CH=CH2 -CH=CH2 -CHO
groupe C7 -CH3 -CHO -CH3 -CH3 -CH3
groupe C8 -CH2CH3 -CH2CH3 -CH2CH3 -CH=CH2 -CH2CH3
groupe C17 -CH2CH2COO-Phytyl -CH2CH2COO-Phytyl -CH=CHCOOH -CH=CHCOOH -CH2CH2COO-Phytyl
liaison C17-C18 Simple Simple Double Double Simple
Occurrence Universel principalement chez les plantes vertes
et les algues vertes
diverses algues diverses algues certaines Cyanobactéries
No CAS 479-61-8, 42617-16-3 519-62-0 11003-45-5 11003-45-5 519-63-1

Un déficit de magnésium dans le sol ou l'eau affecte donc directement la biosynthèse des chlorophylles, la quantité de pigment fabriquée sera faible et les chez les plantes terrestres, les (nouvelles) feuilles seront vert-pâle, voire jaunes. Une manifestation de la carence (plus ou moins prononcée) en minéraux affectant la teneur finale en chlorophylle est appelée chlorose.

La chlorophylle, faiblement soluble dans l'eau, l'est en revanche beaucoup plus dans l'alcool éthylique.

Structure classique de la chlorophylle a, b et d
Structure classique de la chlorophylle c1 et c2
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