Chez les Embryophytes, la photosynthèse se réalise dans les chloroplastes des parenchymes chlorophylliens des organes chlorophylliens. Ces organes sont les feuilles mais parfois plus rarement les tiges. Chez les algues, les cellules chlorophylliennes sont localisées dans l'ensemble du thalle. Cette étude structurale concerne essentiellement les Spermaphytes et particulièrement les Angiospermes.

1 - Morphologie de la feuille

Feuille de lierre vue de dessus, de dessous et schéma légendé.

La feuille est un organe aplati, en relation étroite avec la tige (tige feuillée de lierre). Sa morphologie lui permet de présenter une grande surface vis à vis de l'environnement ; en particulier pour la captation de la lumière.

2 - Structure anatomique des feuilles

Structure schématique d'une feuille de Dicotylédones. La nervure médiane, très en relief comme chez beaucoup de dicotylédones contient principalement des tissus conducteurs de la sève brute (xylème) et de la sève élaborée (phloème). Ces tissus sont protégés par des tissus de soutien. De part et d'autre de cette nervure, le limbe est formé par du parenchyme palissadique (face supérieure) et du parenchyme lacuneux (face inférieure). La feuille est protégée des pertes d'eau par deux épidermes, recouverts d'une cuticule imperméable. Les échanges de gaz sont assurés par les stomates. Pour voir un exemple plus en détail : la feuille de houx.

Structure schématique d'une feuille de Monocotylédones. La feuille de Monotylédones est le plus souvent caractérisée par la présence de nervures parallèles et de taille sensiblement équivalente. La feuille étant souvent verticale (Graminées, Liliacées, etc.) il n'y a pas de distinction nette entre les deux sortes de parenchymes chlorophylliens.

3 - Le parenchyme chlorophyllien

Chez la plupart des Dicotylédones (feuilles en position plus ou moins horizontales), il existe un parenchyme chlorophyllien pallissadique à la face supérieure et un parenchyme lacuneux à la face inférieure. Chez beaucoup de Monocotylédones (feuilles en position verticale) on n'observe le plus souvent qu'un seul parenchyme, plus ou moins lacuneux.
Le parenchyme chlorophyllien, lieu de la photosynthèse, est mis en relation dans la feuille vers l'extérieur (échanges gazeux) par les stomates et vers l'intérieur (apport d'eau et de sels minéraux et transport des assimilats) par les nervures.

Parenchyme palissadique (face supérieure) et parenchyme chlorophyllien lacuneux dans une feuille de Dicotylédone, le laurier (Nerium).	Les cellules du parenchyme chlorophyllien sont très proches des nervures et donc des éléments conducteurs (ici, parenchyme chlorophyllien et nervure dans une feuille de blé).

Ces différentes observations sont réunies dans un schéma.

4 - La cellule chlorophyllienne

Une cellule chlorophyllienne dans une feuile d'Elodée du Canada. A gauche, observation "in vivo". A droite, schéma explicatif. La paroi cellulaire et les chloroplastes sont bien visibles. Ces derniers sont disposés dans le cytoplasme périphérique autour de la vacuole. Celle-ci, qui représente la plus grande partie de la cellule est mal délimitée. La membrane plasmique, soulignée sur le schéma n'est pas visible sur la photographie. Le noyau n'est pas dans le champ de l'observation.

5 - Le chloroplaste

Vue générale d'un chloroplaste en microscopie électronique à transmission.	Détail de quelques grana.

Schéma d'un chloroplaste.

6 - Isolement des chloroplastes

Les chloroplastes ont été observés dans les conditions naturelles ("in situ"). Pour une étude précise de leur structure et de leur fonctionnement, il est possible de les isoler. Par suite de leur taille importante, c'est un des organites cellulaires les plus faciles à isoler.
Voir le protocole d'isolement de chloroplastes .

Pour réaliser des études physiologiques à partir de chlorolastes isolés, il faut que ceux-ci soient intacts. Il est donc nécessaire de purifier la fraction obtenue.
Voir le protocole de purification des chloroplastes.

Fraction brute de chloroplastes en contraste de phase. Les chloroplastes intacts (pourvus de leur enveloppe) sont réfringents. Les chloroplastes "cassés" (sans enveloppe) apparaissent en sombre.	Fraction purifiée de chloroplastes intacts On reconnait l'ensemble des structures des chloroplastes "in situ" (enveloppe, thylacoïdes, stroma)

01 - Quels sont les organismes autotrophes?

SOMMAIRE

03 - Comment établir l'équation globale de la photosynthèse?