Chloroplaste : origine, structure et fonctions

Les chloroplastes sont des organites semi-autonomes localisés dans des tissus foliaires des cellules végétales.

1. Origine et évolution du chloroplaste

On estime que les plastes, tel est cas des mitochondries, seraient le résultat d’une endosymbiose, que a lieu il y a 1,6 milliards d’années environ, entre une cellule eucaryote et une cyanobactérie.

Deux événements endosymbiotiques successifs seraient à la base des chloroplastes : le premier événement endosymbiotique aurait lieu entre un organisme de type α-protéobactérium (l’ancêtre des mitochondries) et une cellule hôte.

Le deuxième événement endosymbiotique est un endosymbionte supplémentaire qui aurait aboutit à l’apparition d’une cyanobactérie, l’ancêtre des chloroplastes.

Cependant, au cours de l’évolution, il y aurait eu u transfèrt de certains traits présents dans le génome chloroplastique vers le noyau de la cellule hôte. Cela se justifierait par les études réalisées dans le domaine. Ces études démontrent une divergence dans le nombre de protéines actuellement codées par le génome plastidial (~ 100-150 gènes) et le nombre total de protéines que contiennent les plastes (~ 3000 protéines).

Le fait que la grande majorité des protéines chloroplastiques de la plante, c’est-à-dire celle qui sont responsables du fonctionnement des chloroplastes, est actuellement codée par le génome nucléaire et a besoin d’un transfert vers le plaste après traduction dans le cytosol; renforce une fois de plus cette hypothèse.

2. Structure du chloroplaste

Les chloroplastes présents dans le cytoplasme des végétales ont une taille qui varie entre 4 et 10 micromètres de long. Ils sont pourvus d’une double membrane appelée enveloppe, qui assure le contrôle des échanges avec les autres parties de la cellule végétale.

À l’intérieur de cette double membrane, on trouve une structure aqueuse, le stroma, dans laquelle baigne les thylakoïdes.

a) L’enveloppe

Il est composé de deux membranes (externe et interne), séparées par un espace inter-membranaire. Les deux membranes représentent 1 à 2 % des protéines du chloroplaste entier. Le rôle de l’enveloppe est central, il assure le maintien des échanges du chloroplaste avec le milieu cellulaire et le cytosol.

La présence de plusieurs pores, de canaux ioniques et de transporteur rend le chloroplaste perméable aux petites molécules (ions, métabolites, etc.).

On y trouve aussi le complexe TOC (Translocon at the Outer Chloroplast envelope) qui se charge de l’importation des proteines cannoniques.

La membrane interne régule les échanges assure entre le cytoplasme et le stroma grâce à des nombreux transporteurs notamment le triose-phosphate transporter (TPT)) et le Translocon at the Inner Chloroplast envelope (TIC).

b) Le stroma

Représente plus ou moins 50 % du chloroplaste. Il est composé de protéines solubles et enzymes impliqués dans les différentes voies métaboliques spécifiques des chloroplastes (assimilation du carbone, métabolisme des acides aminés, vitamines, lipides…). Avec sa forme aqueuse, il est un milieu rationnel très complexe, dominé par le La Rubisco (ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase oxygénase) qui peut atteindre jusqu’à 50 % des protéines solubles.

c) Les thylakoïdes

Elles constituent un système membranaire interne très organisé, composé par les vésicules compressées plates en forme de grana et par des structures inter-granaires, plus longues, des “lamelles”, qui font la liaison entre les différents grana. Tout comme le stroma, les thylakoïdes peuvent occuper jusqu’à 50 % du volume du plaste.

3. Principales fonctions du chloroplaste

Les chloroplastes sont responsables de la synthèse de la totalité de la biomasse de la plante et constituent une « pompe à CO2 ». Agissant de la sorte, ils équilibrent l’environnement et climat sur le globe terrestre.
Plusieurs autres métabolites secondaires incluant les acides aminés, des pigments, des vitamines, etc., se déroulent aussi dans les chloroplastes.

Les chloroplastes sont particulièrement dans les cellules végétales, car ils assurent le contrôle de différentes voies métaboliques grâce à l’interface entre le stroma des chloroplastes et le cytosol de la cellule.