photosynthese

S. I. I. T. U. B. PHOSOSYNTHESE L’introduction du carbone dans les molécules organiques, ou fixation du carbone, se fait, chez les plantes, par la photosynthèse, dont on peut simplifier la réaction finale par Swape p l’équation chloroplastes 6 C02 6 H20 C6H1206 6 02 Ceci se déroule dans le chloroplaste en une série de réactions, dont certaines sont a Hill et photophospho (ou cycle de Calvin et sert de source d’éner Hill) et de l’ATP (ou p mière (réaction de ctions à l’obscurité & Slack). La lumière DPH (réaction de i sont nécessaires our activer les réactions de fixation du carbone.

La réaction de Hill, du nom de son découvreur, consiste en la production de NADPH à partir de NADP+ et des électrons provenant de molécules d’eau. La technique mise au point par Hill consiste ? intercepter les électrons, dans leur cheminement entre l’eau et le NADP+, avec un accepteur d’électrons qui changera de couleur au fur et à mesure de sa réduction. Le chloroplaste est lui-même subdivisé en deux compartiments fonctionnels: l’espace thylacoide, où se déroule l’oxydation 1H20 en 02.

Le stroma est le siège de la synthèse de l’ATP et du NADPH ainsi que des réactions de fixation du carbone (cycle de Calvin et Benson, Le transport des électrons et des protons se fait essentiellement dans la membrane thylacoide qui sépare ces deux compartiments sur des complexes protéiques contenant de le transport des électrons et des protons par la phosphorylation oxydative. Il fonctionne en partie à l’envers par rapport à cette denière car il produit du potentiel réducteur soous forme de NADPH, plutot que d’en employer.

Tout bon manuel de biochimie onnera des informations sur les principes de ce phénomène MODELES D’ETUDE DE LA PHOTOSYNTHESE Comme dans toute recherche, les modèles expérimentaux sont nombreux, chacun a ses avantages et ses inconvénients. Il faut donc choisir celui qui est le plus adapté aux études qu’on entreprend. Cellules entières es modèles expérimentaux de la photosynthèse les plus simples sont les cellules entières. Calgue verte unicellulaire Chlorella est un des organismes les plus utilisés. Ces organismes sont généralement faciles à cultiver en laboratoire.

Ils offrent outes les possibilités que les organismes simples permettent: étude directe, étude à long terme, mutants, etc. Cependant l’interprétation des résultats est plus délicate puisque d’autres phénomènes cellulaires peuvent interférer. De plus, on peut difficilement contrôler le contenu de la cellule, ce qui les rend inaptes à certaines études sur le rôle ou l’effet de divers produits. Chloroplastes isolés Une autre possibilité est l’emploi de chloroplastes Isolés. Cette approche requiert qu’on prépare des chloroplastes à partir de cultures de cellules, feuilles, etc.

Les chloroplastes sont des structures assez sensibles arer avec soin. Les 2 OF s les congeler sans les endommager. Cela signifie qu’on doit les préparer fraîchement avant chaque expérience. Leur grand avantage est qu’ils permettent d’étudier les phénomènes photosynthétiques directement sans interférence d’autres phénomènes cellulaires. L’isolement des chloroplastes est un processus qui requiert une manipulation minutieuse à cause de leur fragilité. II convient dhomogénéiser les cellules rapidement en les exposant au minimum de stress mécanique. Ils sont également sensibles ? la pression osmotique.

Les milieux qui les contiennent devront obligatoirement contenir des agents osmotiques comme le saccharose (« sucrose »), le sorbitol, etc.. Les conditions ioniques et de pH devront aussi être maintenues près des valeurs physiologiques des chloroplastes: pH entre 6 et 7. 5, présence de Mg2+. Les conditions idéales d’isolement ont été méticuleusement étudiées et sont relativement bien connues (Walker, 1971; Walker, 1980). MESURE DE L’ACTIVITE PHOTOSYNTHETIQUE Il y a aussi diverses approches pour mesurer l’activité de hotosynthèse des chloroplastes isolés ou dans les cellules.

Chacune de ces méthodes ne mesure cependant qu’une partie du phénomène global et complexe qu’est la photosynthèse. Oxydants de Hill Certains produits, ayant un potentiel redox adéquat, peuvent intercepter les électrons d’un des intermédiaires de la chaîne de transport électronique. En se réduisant, ils changent de couleur. Leur réduction peut donc se suivre facilement au spectrophotomètre. Le ferricyanure et le diphénylindophénol (DPIP) sont les plus fréquemment utilisés. En pratique, cette approche ne peut s’utiliser chloroplastes isolés. OF s peut s’utiliser qu’avec des chloroplastes isolés. Manométrie et mesure des gaz On peut se servir de la manométrie des gaz pour mesurer soit l’apparition de 1’02 ou la disparition du C02. L’appareil de Warburg été conçu pour ce genre d’études. Il consiste en une série de petites fioles d’incubation, chacune reliés ? un manomètre permettant de mesurer l’évolution d’02 ou l’assimilation de C02 par des cellules entières ou, plus rarement, des préparations de chloroplastes. D’un autre côté, des électrodes à 02 permettent aussi de suivre la quantité d’02 en solution. ?videmment la formation d’02 ne reflète que le fonctionnement du photosystème II, tandis que l’utilisation du C02 est liée seulement au cycle de Calvin-Benson. Radio-isotopes Un autre type de montage consiste à étudier l’incorporation de radio-isotopes dans les produits de la photosynthèse. De cette façon on peut exposer des cellules, quelques fois des chloroplastes isolés à du C02 marqué au C14. Plus rarement, on peut exposer cellules ou chloroplastes à de l’H20 ou du C02 arqués à 018. D’autres précurseurs, par exemple H332P04- dans la formation d’ATP, peuvent aussi être employés dans des études spécifiques.

Encore une fois, le produit utilisé déterminera quelle partie de l’activité photosynthétique on mesurera: cycle de Calvin-Benson (C02), photosystème Il (H20), photophosphorylation (H3P04-), etc. pHmétrie Puisque le fonctionnent des chloro lastes implique le transport de protons, il est donc pos les changements de 4 OF s isolés, où les changements de pH se produisant dans le stroma peuvent se transmette au milieu d’incubation. Autres méthodes s laboratoires avancés de recherche qui mènent des études encore plus fines ont besoin d’appareils plus complexes.

Par exemple des spectromètres de fluorescence pulsée ou de fluorescence ultrarapide permettent de mesurer directement les réactions ultrarapides se produisant au niveau des pigments des centres réactionnels (P680 et P700). REFERENCE ET BIBLIOGRAPHIE Dl Arnon (1949) Copper enzymes in isolated chloroplasts, Polyphenoloxidase in Beta vulgaris, Plant Physiol. denzymes chloroplastiques, mesure de la chlorophylle] RF Boyer (1986) Modern experimental biochemistry, Addison- esley publishing co, Reading (Mass. USA), p391-402. [notions de base sur la photosynthèse, dosage de la chlorophylle, préparation des chloroplastes, mesure de la photosynthèse par pHmétrie, bonne liste de références] P Kamoun (1975) Appareils et méthodes en biochimie, Flammarion Médecine-Sciences, paris, p. 188-9. [manométrie, dispositif de Warburg] DT Plummer (1987) An Introduction to Practical Biochemistry (30 éd. ) McGraw-Hill, London, p-287-95 [électrodes à 02, oxydants de Hill, incluant le DPIP et autres a ents redox] S OF s