CHLOROPHYLLES

Le nom de chlorophylle a été donné en 1818 par P. J. Pelletier et J. B. Caventou aux pigments verts des feuilles. Trente ans plus tard environ, leur parenté chimique avec les pigments sanguins fut soupçonnée, puis la diversité des chlorophylles reconnue. Au début du xx^e siècle, commencèrent les travaux qui en revélèrent la structure et permirent d'en réaliser la synthèse en laboratoire.

Ces composés organiques liés au magnésium sont engagés dans différents complexes lipoprotéiques membranaires des chloroplastes des cellules végétales. Les Bactéries phototrophes possèdent également des chlorophylles spécifiques (bactériochlorophylles). Ces pigments réalisent les premières étapes de la photosynthèse, c'est-à-dire les étapes photochimiques. Après absorption de photons, les molécules de chlorophylle sont excitées, avec transition électronique, certains de leurs électrons étant expulsés de leur orbite. Les états excités, de courte durée de vie, peuvent donner lieu à une perte d'électrons énergisés, origine d'un transfert oxydo-réducteur. Plusieurs états moléculaires de la chlorophylle assurent ainsi d'une part la collecte énergétique de photons et d'autre part la réduction de transporteurs d'électrons. Cette double fonction permet la transformation du bioxyde de carbone et de l'eau en molécules organiques, c'est-à-dire photosynthèse. Leur rôle de sensibilisateurs de réactions enzymatiques à l'énergie lumineuse fut longtemps traduit par l'expression d'assimilation chlorophyllienne, premier nom de la photosynthèse.

Structure et propriétés chimiques

Les chlorophylles sont les pigments verts des végétaux capables de photosynthèse. On en trouve également dans diverses bactéries qui utilisent aussi l'énergie lumineuse.

Les chlorophylles les plus communes sont les chlorophylles a et b, présentes dans les chloroplastes des cellules de tous les végétaux de couleur verte : plantes à fleurs, fougères, mousses, algues vertes. Les algues brunes (Fucus, Diatomées) possèdent les chlorophylles a et c, d'autres algues brunes, les Xanthophycées, a et e. Les algues rouges renferment a et d.

Ces différentes chlorophylles ne diffèrent entre elles que par de petits détails de structure. Seule la chlorophylle a est constante pour tous les végétaux. Parmi les bactéries phototrophes, l'une, le Prochloron, possède les chlorophylles a et b ; les autres ont des bactériochlorophylles qui leur sont propres. Tous ces pigments ont une structure chimique semblable ; tous comprennent un métal, le magnésium.

Les feuilles renferment environ 1 g de chlorophylles pour 100 de substance sèche, soit 1 à 2 pour 1000 de substance fraîche. Elles ont deux fois plus de a que de b. Les chlorophylles sont responsables d'une partie importante, souvent majeure, de l'absorption de la lumière par les végétaux.

Pure, la chlorophylle a se présente en aiguilles cristallines bleu sombre, sa formule brute est C₅₅H₇₂O₅N₄Mg. La chlorophylle b est vert foncé.

Les molécules des chlorophylles ont une masse moléculaire voisine de 900. Elles sont toutes formées de quatre noyaux pyrrole I, II, III, IV liés entre eux. Un cycle cyclopentanone (V) est accroché au noyau pyrrole III. Toutes les molécules contiennent encore un groupe dérivé du méthanol et un groupe dérivé d'un alcool à vingt atomes de carbone, le phytol. Ce sont des esters de méthanol et de phytol. Après libération de ces deux alcools par hydrolyse alcaline, il reste l'ensemble tétrapyrrolique lié au magnésium, ou chlorophylline. Une enzyme présente dans les cellules végétales, la chlorophyllase, catalyse le décrochement du seul phytol et laisse une chlorophyllide, étape également de la synthèse des chlorophylles. Enfin, l'action des acides décroche le magnésium et les composés bruns obtenus sont des phéophytines.[...]