Les différents types de plastes
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<strong>Les</strong> <strong>différents</strong> <strong>types</strong> <strong>de</strong> <strong>plastes</strong><br />
Il existe <strong>de</strong>ux <strong>types</strong> fondamentaux <strong>de</strong> cellules = fct (présence <strong>de</strong> noyau ou pas)<br />
-les procaryotes : ADN est libre dans le cytoplasme (exp. Bactéries)<br />
-les eucaryotes : - Organisation complexe<br />
- Nombreux organites<br />
- Noyau entouré d'une mb nucléaire.<br />
La cellule eucaryote (végétale) est beaucoup plus compliquée et compartimentée que la cellule<br />
procaryote (cellule animale) :
Une cellule eucaryote se compose <strong>de</strong> :<br />
Cytoplasme délimité par une membrane<br />
noyau<br />
Réticulum (lisse et garnuleux)<br />
Appareil <strong>de</strong> golgi<br />
nombreuses mitochondries<br />
nombreuses petites vésicules<br />
Cellule plus gran<strong>de</strong><br />
Possè<strong>de</strong> d’autres organistes en plus :<br />
Chloro<strong>plastes</strong><br />
Une gran<strong>de</strong> vacuole<br />
Une paroi extracellulaire<br />
Cellule animale<br />
Une telle cellule correspond<br />
à une cellule végétale<br />
paroi<br />
Cellule végétale<br />
Une telle cellule correspond<br />
à une cellule animale<br />
<strong>plastes</strong><br />
vacuole<br />
plasmo<strong>de</strong>smes
Développement <strong>de</strong>s<br />
plantes supérieures<br />
Diagramme simplifié <strong>de</strong><br />
l’évolution <strong>de</strong>s plantes et<br />
<strong>de</strong>s animaux, montrant<br />
les <strong>de</strong>ux événements<br />
symbiotiques donnant les<br />
<strong>plastes</strong> et les<br />
mitochondries<br />
Bactéries dépourvues<br />
<strong>de</strong> noyau cellulaire =<br />
procaryotes<br />
Eucaryotes<br />
Êtres + complexes<br />
<strong>Les</strong> végétaux (métaphytes) et les animaux (métazoaires)<br />
sont <strong>de</strong>ux groupes chez lesquel la multicellularité est<br />
apparue indépendamment
Pro<strong>plastes</strong><br />
LES PLASTES<br />
Amylo<strong>plastes</strong><br />
http://tagc.univ-mrs.fr/BioInteractif/view-data.php<br />
Leuco<strong>plastes</strong><br />
Chromo<strong>plastes</strong><br />
Etio<strong>plastes</strong><br />
Chloro<strong>plastes</strong><br />
Le plaste est un organite cellulaire possédant un ADN propre dit semi-autonome<br />
- Possè<strong>de</strong> une membrane interne et une membrane externe (forment l'enveloppe plastidiale)<br />
- Présent ds les cellules eucaryotes <strong>de</strong> tous les végétaux chlorophylliens (algues et plantes)<br />
- (certainement) le fruit <strong>de</strong> l’évolution d'une symbiose entre une cellule végétale et une bactérie<br />
photosynthétique (=théorie <strong>de</strong> l’endosymbiose).<br />
Ex. Chloroplaste<br />
au sein duquel se déroulent les réactions<br />
photosynthétiques.
La théorie endosymbiotique<br />
Réalisation d'une cellule eucaryote autotrophe par absorption d'une<br />
bactérie photosynthétique par une cellule eucaryote hétérotrophe.<br />
Cette bactérie <strong>de</strong>vient un chloroplaste (un plaste particulier), ses<br />
membranes internes ont une origine bactérienne. La membrane<br />
externe <strong>de</strong> l'enveloppe a pour origine la membrane plasmique <strong>de</strong> la<br />
cellule elle-même.<br />
Autres endosymbioses « étranges »<br />
Certains mollusques, après avoir mangé <strong>de</strong>s algues, sont capable <strong>de</strong><br />
gar<strong>de</strong>r leurs chloro<strong>plastes</strong> <strong>de</strong> façon endosymbiotique et les utiliser<br />
pour faire <strong>de</strong> la photosynthèse pendant <strong>de</strong>s mois!
La ressemblance entre un chloroplaste <strong>de</strong> cellule eucaryote actuelle et d'une bactérie<br />
photosynthétique (Cyanobactérie) est confortée par plusieurs caractères:<br />
<strong>Les</strong> chloro<strong>plastes</strong> sont similaires à <strong>de</strong>s bactéries photosynthétiques<br />
ADN du chloroplaste = circulaire (i.e. chez les bactéries) et non associé à <strong>de</strong>s histones comme<br />
chez les eucaryotes<br />
Cet ADN co<strong>de</strong> pour une partie <strong>de</strong>s protéines chloroplastiques (organites semi autonomes),<br />
Une partie <strong>de</strong> la synthèse <strong>de</strong> protéines chloroplastiques s'effectue dans le chloroplaste<br />
grâce à la présence <strong>de</strong> ribosomes qui présentent <strong>de</strong>s analogies avec les ribosomes bactériens<br />
Tout plaste provient d'un plaste préexistant. Lorsque <strong>de</strong>s cellules ne possè<strong>de</strong>nt pas <strong>de</strong> plaste, les<br />
cellules filles ne possè<strong>de</strong>ront pas <strong>de</strong> plaste,<br />
chez les plantes supérieures, les <strong>de</strong>ux membranes <strong>de</strong> l'enveloppe du chloroplaste sont différentes<br />
membrane interne présente <strong>de</strong>s analogies (composition lipidique) avec les membranes bactériennes,<br />
la division <strong>de</strong>s chloro<strong>plastes</strong> suit un rythme indépendant <strong>de</strong> la division du noyau.<br />
Division <strong>de</strong>s <strong>plastes</strong><br />
Fission<br />
La division se passe par « fission » d’un plaste déjà existant (il n’est<br />
pas possible <strong>de</strong> former un plaste <strong>de</strong> novo).<br />
<strong>Les</strong> <strong>plastes</strong> peuvent être présents en nombre variable, <strong>de</strong> un jusqu’à<br />
une centaine.
Structure <strong>de</strong>s <strong>plastes</strong><br />
Système <strong>de</strong> membranes internes<br />
(pas toujours présent)<br />
Qu’y a-t-il dans le stroma ?<br />
-<strong>de</strong>s globules lipidiques.<br />
Membrane<br />
externe<br />
Espace<br />
intermembranaire<br />
Membrane<br />
interne<br />
ADN circulaire<br />
(nombreuses copies)<br />
Stroma<br />
(contient composés et<br />
enzymes solubles)<br />
Enveloppe<br />
- la molécule d’ADN : alors que dans le proplaste il n’y a qu’une seule molécule d’ADN chaque<br />
chloroplaste possè<strong>de</strong> plusieurs copies <strong>de</strong> l’ADN.<br />
- (cas chloroplaste) toutes les protéines et systèmes enzymatique responsables <strong>de</strong> la<br />
photosynthèse. <strong>Les</strong> protéines impliquées dans les transports d’énergie : ce sont <strong>de</strong>s protéines<br />
membranaires que l’on trouve sur les membranes <strong>de</strong>s thylakoï<strong>de</strong>s. Ces membranes sont parmi les<br />
membranes qui contiennent le plus <strong>de</strong> protéines (elles possè<strong>de</strong>nt environ 50% <strong>de</strong> protéines, 40%<br />
<strong>de</strong> lipi<strong>de</strong>s et 10% <strong>de</strong> pigments chlorophylle).<br />
- <strong>de</strong>s enzymes solubles : une protéine remarquable : la Rubisco (= Ribulose Biphosphate<br />
Carboxylase Oxygenase) qui est une enzyme clé <strong>de</strong> la photosynthèse car elle permet<br />
l’incorporation du CO2. c’est une enzyme à 6 atomes <strong>de</strong> C dont le C(5) se lie à une molécule <strong>de</strong><br />
CO2 pour former <strong>de</strong>s C3.
On distingue 3 <strong>types</strong> <strong>de</strong> <strong>plastes</strong>:<br />
<strong>Les</strong> chloro<strong>plastes</strong>, où a lieu la photosynthèse: ils contiennent chlorophylles et caroténoï<strong>de</strong>s<br />
<strong>Les</strong> chromo<strong>plastes</strong>: ils contiennent une gran<strong>de</strong> quantité <strong>de</strong> caroténoï<strong>de</strong>s<br />
<strong>Les</strong> leuco<strong>plastes</strong>, sans pigment, servant au stockage <strong>de</strong> protéines, <strong>de</strong> lipi<strong>de</strong>s ou d'amidon<br />
Terme caroténoï<strong>de</strong> = carotènes et xanthophylles.<br />
<strong>Les</strong> caroténoï<strong>de</strong>s = pigments orange et jaunes répandus chez <strong>de</strong> très nombreux organismes<br />
vivants.<br />
Liposolubles (facilement assimilable par les organismes)<br />
Formés <strong>de</strong> la polymérisation d’isopréniques à structure aliphatique ou alicyclique.<br />
Suivent <strong>de</strong>s voies métaboliques similaires à celles <strong>de</strong>s lipi<strong>de</strong>s.<br />
Exp : Structure chimique <strong>de</strong> l’apocarténal<br />
= un caroténoï<strong>de</strong>.
Tous les <strong>types</strong> <strong>de</strong> <strong>plastes</strong> peuvent dériver <strong>de</strong>s pro<strong>plastes</strong><br />
(mais aussi par division d’un plaste déjà existant ou sa différenciation)<br />
Pro<strong>plastes</strong>: les <strong>plastes</strong> précurseurs<br />
Précurseurs <strong>de</strong>s autres <strong>plastes</strong> présents<br />
dans les régions <strong>de</strong> croissance <strong>de</strong> plantes<br />
(méristèmes).<br />
Le stroma est <strong>de</strong>nse et granuleux, peu <strong>de</strong><br />
ribosomes et le système <strong>de</strong> membrane<br />
interne est peu développé.
Formation <strong>de</strong>s autres <strong>plastes</strong><br />
à partir du pro<strong>plastes</strong><br />
Tous les <strong>plastes</strong> <strong>de</strong>s cellules végétales dérivent du proplaste, potentiellement vi<strong>de</strong>,<br />
seulement quelques débuts <strong>de</strong> structure sont observables mais il possè<strong>de</strong> une gran<strong>de</strong><br />
capacité <strong>de</strong> différenciation<br />
Leuco<strong>plastes</strong>: les <strong>plastes</strong> sans couleur<br />
spécifiques <strong>de</strong>s cellules végétales<br />
Non pigmentés Vs. Chloro<strong>plastes</strong> ou chromo<strong>plastes</strong><br />
Pas <strong>de</strong> pigments > ne sont pas verts !<br />
>> localisation dans les racines et dans les tissus non photosynthétiques<br />
Fonction <strong>de</strong> réserve (d'amidon, <strong>de</strong> lipi<strong>de</strong>s ou <strong>de</strong> protéines) :<br />
Amylo<strong>plastes</strong>: stockage <strong>de</strong> l’amidon (amylose)<br />
Elaio<strong>plastes</strong>: stockage <strong>de</strong> lipi<strong>de</strong>s<br />
Proteino<strong>plastes</strong>: stockage <strong>de</strong> protéines
Impliqué dans la synthèse <strong>de</strong> monoterpènes.<br />
Composés volatiles contenus dans les huiles essentiels <strong>de</strong>s fleurs, feuilles etc., qui<br />
souvent possè<strong>de</strong>nt une fragrance particulière.<br />
Amylo<strong>plastes</strong>: les <strong>plastes</strong> qui stockent l’amidon<br />
Amyloplaste : organite spécifique <strong>de</strong>s cellules végétales<br />
Plaste spécialisé dans le stockage <strong>de</strong> l’amidon<br />
Présent en particulier dans les cellules <strong>de</strong>s organes <strong>de</strong> réserves, comme les tiges<br />
souterraines hypertrophiées (tubercules) <strong>de</strong> pomme <strong>de</strong> terre<br />
Dépourvu <strong>de</strong> pigment >> appartient à la famille <strong>de</strong>s leuco<strong>plastes</strong><br />
Formé par <strong>de</strong>s couches concentriques autour d'un point spécifique appelé hile.<br />
L'accmulation <strong>de</strong> l'amidon se fait à partir <strong>de</strong> ce point et est stocké dans <strong>de</strong>s couches<br />
que l'on appelle aussi <strong>de</strong>s strates.<br />
<strong>Les</strong> amylo<strong>plastes</strong> peuvent avoir <strong>de</strong>s structures différentes selon la position et le<br />
nombre <strong>de</strong> hiles.<br />
Amyloplaste <strong>de</strong>viendra un futur grain d'amidon.<br />
Il peut dériver soit d'un leucoplaste, soit d'un proplaste, et se dédifférencier en proplaste<br />
ou se convertir en chloroplaste ou en chromoplaste
<strong>Les</strong> amylo<strong>plastes</strong> ressemblent aux pro<strong>plastes</strong> mais sont plus grands et contiennent <strong>de</strong>s<br />
grains d’amidon. Présents dans les organes <strong>de</strong> réserve.<br />
<strong>Les</strong> réserves <strong>de</strong> carbohydrates les plus gran<strong>de</strong>s sont contenus chez les amylo<strong>plastes</strong><br />
dans les grains ou les tubercules (les chloro<strong>plastes</strong> aussi peuvent stocker <strong>de</strong>s granules<br />
d’amidon). Le système <strong>de</strong> membranes internes n’est pas présent.<br />
Granule d’amidon: réserve <strong>de</strong> glucose<br />
Chromo<strong>plastes</strong>: les <strong>plastes</strong> colorés<br />
Un chromoplaste est un organite observé dans les cellules <strong>de</strong>s organes végétaux colorés <strong>de</strong> jaune<br />
à orange (par exemple les cellules <strong>de</strong> pétales <strong>de</strong> fleurs ).<br />
(ex : chez la tomate ) il contient <strong>de</strong>s caroténoï<strong>de</strong>s <strong>de</strong> couleur orangée en gran<strong>de</strong> quantité<br />
Ces organites peuvent dériver <strong>de</strong>s chloro<strong>plastes</strong> ou <strong>de</strong>s pro<strong>plastes</strong> et sont riches en pigments non<br />
chlorophylliens, comme les xantophylles, les carotènes, etc.<br />
Changement <strong>de</strong> couleur lors du mûrissement <strong>de</strong>s fruits (<strong>de</strong> tomates et <strong>de</strong> poivrons)<br />
>> transformation <strong>de</strong>s chloro<strong>plastes</strong> en chromo<strong>plastes</strong> dans les cellules du péricarpe du fruit
Ils sont <strong>de</strong>s corpuscules colorés en jaunes, orange ou rouge. La couleur dépends <strong>de</strong> la<br />
combinaison <strong>de</strong> caroténoï<strong>de</strong>s contenus.<br />
Présents dans les fruits (tomates, oranges, citrons), les fleurs, les racines (carotte,<br />
pomme <strong>de</strong> terre) aux quels donnent la pigmentation.<br />
Caroténoï<strong>de</strong>s<br />
>> Aucun rôle métabolique<br />
On parle <strong>de</strong> coévolution entre la plante et l’insecte >> la couleur <strong>de</strong> la plante (due<br />
aux chromo<strong>plastes</strong>) attire l'insecte qui se nourrit <strong>de</strong> nectar le plus souvent, et "en<br />
retour " pollinise la plante.<br />
<strong>Les</strong> chromo<strong>plastes</strong> se répartissent en quatre <strong>types</strong> principaux :<br />
les globulaires<br />
les tubulaires<br />
les critallins (rares)<br />
les membranaires.
<strong>Les</strong> chromo<strong>plastes</strong> peuvent dériver soit <strong>de</strong>s pro<strong>plastes</strong> que par <strong>de</strong>-différentiation <strong>de</strong>s<br />
chloro<strong>plastes</strong>. La différentiation <strong>de</strong>s chromo<strong>plastes</strong> est accompagné par la synthèse<br />
massive <strong>de</strong> caroténoï<strong>de</strong>s.<br />
<strong>Les</strong> caroténoï<strong>de</strong>s sont présent en gran<strong>de</strong> quantité chez les<br />
chloro<strong>plastes</strong> aussi, mais la couleur est couverte par celle <strong>de</strong>s<br />
chlorophylles.<br />
<strong>Les</strong> caroténoï<strong>de</strong>s dans les <strong>de</strong>ux <strong>types</strong> <strong>de</strong> <strong>plastes</strong> sont organisés<br />
<strong>de</strong> façon très différente: dans les chromo<strong>plastes</strong> ils sont<br />
organisés en cristalloï<strong>de</strong>s; dans les chloro<strong>plastes</strong> ils sont liés à<br />
<strong>de</strong>s protéines.<br />
Etio<strong>plastes</strong><br />
Ils sont <strong>de</strong>s <strong>plastes</strong> dont le développement en chloro<strong>plastes</strong> a<br />
été arrêté par manque <strong>de</strong> lumière. <strong>Les</strong> etio<strong>plastes</strong> n’ont pas <strong>de</strong><br />
chlorophylle, mais accumulent un précurseur: la<br />
protochlorophylli<strong>de</strong>.<br />
Plante étiolée<br />
Exemple: -carotène<br />
Généralement rencontrés dans les plantes ayant poussé à l'obscurité<br />
>> Si une plante est transférée dans le noir pendant plusieurs jours, ses chloro<strong>plastes</strong><br />
fonctionnels s'étioleront et perdront leurs pigments actifs pour <strong>de</strong>venir <strong>de</strong>s étio<strong>plastes</strong>.<br />
>> Processus réversible
Contiennent <strong>de</strong>s corps prolamellaires >> membranes composés d'agrégats<br />
d'arrangement semi-cristallins <strong>de</strong> tubules ramifiés, contenant les pigment précurseur <strong>de</strong><br />
la chlorophylle.<br />
<strong>Les</strong> étio<strong>plastes</strong> sont convertis en chloro<strong>plastes</strong> suite à la stimulation <strong>de</strong> la synthèse <strong>de</strong><br />
chlorophylle par la phytohormone cytokinine, peu <strong>de</strong> temps après une exposition à la<br />
lumière. <strong>Les</strong> thylakoï<strong>de</strong>s et les grana dérivent <strong>de</strong>s corps prolamellaires pendant ce<br />
processus.<br />
le corps pro-lamellaire.<br />
Quand la lumière démarre la synthèse <strong>de</strong><br />
la chlorophylle, les protéines sont aussi<br />
synthétisées et les membranes prennent<br />
leur forme bi-lamellaire (thylakoï<strong>de</strong>s).<br />
Lorsque <strong>de</strong>s plantules sont cultivées à l'obscurité, les <strong>plastes</strong> <strong>de</strong>s jeunes feuilles ne se différencient<br />
pas en chloro<strong>plastes</strong>, mais prennent une structure particulière : étio<strong>plastes</strong>.<br />
Lorsque les feuilles sont éclairées pendant quelques heures, ces étio<strong>plastes</strong> se différencient en<br />
chloro<strong>plastes</strong> en développant un système lamellaire typique.<br />
Exemple : étio<strong>plastes</strong> et chloro<strong>plastes</strong> <strong>de</strong> plantule <strong>de</strong> lentille<br />
ETIOPLASTES<br />
<strong>de</strong> germinations étiolées<br />
Vue générale. On observe le corps<br />
prolamellaire à structure paracristalline et<br />
quelques thylacoï<strong>de</strong>s.
DIFFERENCIATION DES ETIOPLASTES<br />
après 12 heures <strong>de</strong> lumière<br />
Historique :<br />
Le corps prolamellaire commence à<br />
disparaître (en bas) et <strong>de</strong> nombreux<br />
thylacoï<strong>de</strong>s commencent à se réunir pour<br />
former <strong>de</strong>s grana.<br />
Désorganisation du corps prolamellaire et<br />
formation <strong>de</strong>s thylacoï<strong>de</strong>s<br />
Accolement <strong>de</strong> thylacoï<strong>de</strong>s et formation <strong>de</strong><br />
grana.<br />
Chloro<strong>plastes</strong>: les <strong>plastes</strong> verts<br />
Le chloroplaste a été découvert seulement après les recherches scientifiques sur les plantes. <strong>Les</strong><br />
premières recherches ont commencé par Joseph Priestley en 1771. Il était intéressé par l’étu<strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>s gazs chez les plantes. Plus tard, il démontra que les plantes sont capables <strong>de</strong> régénérer les<br />
gazs qui viennent <strong>de</strong>s animaux.<br />
Quatre ans plus tard, Jan Ingenhousz reprend les travaux <strong>de</strong> Priestley et il montre que le<br />
dégagement d’oxygène se produit seulement à la lumière. Pendant la nuit, les plantes rejettent un<br />
gaz, et ce gaz fait que la combustion d’une bougie est impossible.<br />
À la fin du XVIII e siècle, les recherches ont conclu que les plantes respirent comme tout le mon<strong>de</strong>.<br />
En 1837, Dutrochet découvre que le pigment vert dans les feuilles est la chlorophylle. En 1862,<br />
Julius von Sachs, le plus grand physiologiste <strong>de</strong> son temps, prouve que l’assimilation<br />
chlorophyllienne se déroule dans <strong>de</strong>s chloro<strong>plastes</strong>. Seulement en 1898, le scientifique Barnes<br />
invente le terme photosynthèse.
Le chloroplaste est un organite remarquable présent dans le cytoplasme <strong>de</strong>s cellules<br />
végétales qui assure la photosynthèse et permet la vie <strong>de</strong>s végétaux (et par conséquence<br />
<strong>de</strong> toutes les espèces vivantes).<br />
- La taille : ordre du micro<br />
- Le chloroplaste est un organite composé <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux membranes (1 et 3) séparées par un<br />
espace inter-membranaire (2). Il contient un réseau membraneux constitué <strong>de</strong> sacs<br />
aplatis nommés thylakoï<strong>de</strong>s (8) qui baignent dans le stroma (4) (liqui<strong>de</strong> intrachloroplastique).<br />
<strong>Les</strong> thylakoï<strong>de</strong>s sont composés d'un lumen (5) entouré d'une<br />
membrane (6), et contiennent <strong>de</strong> la chlorophylle (pigments verts) et <strong>de</strong>s caroténoï<strong>de</strong>s<br />
(pigments jaune orange).<br />
- Un empilement <strong>de</strong> thylakoï<strong>de</strong>s se nomme granum (7) (au pluriel : <strong>de</strong>s grana).<br />
La capture <strong>de</strong> la lumière se passe sur les membranes internes (thylakoï<strong>de</strong>s)
Localisation<br />
La plupart <strong>de</strong>s parties aériennes <strong>de</strong> la plante contiennent <strong>de</strong>s chloro<strong>plastes</strong>.<br />
<strong>Les</strong> feuilles en contiennent le plus (~½ million / millimètre carré <strong>de</strong> feuille)<br />
Lieu <strong>de</strong> prédilection le mésophylle <strong>de</strong> la feuille (tout particulièrement) c.à.d tissu interne <strong>de</strong> la<br />
feuille.<br />
Mais divers tissus n'en contiennent pas ou très peu : les cellules <strong>de</strong> revêtement <strong>de</strong> l'épi<strong>de</strong>rme, les<br />
cellules stomatiques aquifères (<strong>de</strong>s groupes <strong>de</strong> cellules qui évacuent <strong>de</strong> l'eau chez certaines<br />
feuilles)...<br />
Rôle :<br />
Chloroplaste : élément indispensable à la photosynthèse<br />
Absorbe l’énergie lumineuse pour la transformer en énergie chimique sous forme d'adénosine<br />
triphosphate (ATP)<br />
Intervient dans la phase photochimique <strong>de</strong> la photosynthèse<br />
Le chloroplaste absorbe l'ensemble du spectre <strong>de</strong> la lumière visible mis à part le vert<br />
La chlorophylle se trouve dans la membrane <strong>de</strong>s thylakoi<strong>de</strong>s<br />
<strong>Les</strong> différentes étapes <strong>de</strong> la photosynthèse qui convertissent la lumière en énergie chimique<br />
se déroulent dans les thylakoï<strong>de</strong>s tandis que les étapes <strong>de</strong> conversion <strong>de</strong> l'énergie en gluci<strong>de</strong> se<br />
déroulent dans le stroma du chloroplaste<br />
Le chloroplaste joue aussi un rôle dans la biosynthèse <strong>de</strong>s lipi<strong>de</strong>s.
<strong>Les</strong> chloro<strong>plastes</strong> résultat d'une endosymbiose,<br />
c.a.d : Cellules primitives ont ingéré <strong>de</strong>s bactéries (cyanobactéries) puis ont vécu en symbiose<br />
avec ces <strong>de</strong>rnières.<br />
Il y a <strong>de</strong>ux <strong>types</strong> d'endosymbiose :<br />
-Endosymbiose primaire : une cellule eucaryote ingère une bactérie, celle-ci <strong>de</strong>venant un<br />
chloroplaste avec <strong>de</strong>ux membranes ayant pour origine la membrane <strong>de</strong> la bactérie pour la<br />
membrane interne, la membrane cytoplasmique pour la membrane externe (Rhodophyta et<br />
Chlorobionta).<br />
- Endosymbiose secondaire : une cellule eucaryote ingère une autre cellule eucaryote possédant<br />
un chloroplaste; le cytoplasme et le noyau dégénère pour ne laisser que le chloroplaste à 4<br />
membranes (2 issues <strong>de</strong> l'endosymbiose primaire + la membrane cytoplasmique <strong>de</strong> la cellule<br />
phagocyté + la membrane invaginée <strong>de</strong> la cellule qui phagocyte).<br />
La photosynthèse oxygénique<br />
La photosynthèse est un mécanisme qui permet <strong>de</strong> « capturer »<br />
l’énergie lumineuse et <strong>de</strong> la « stabiliser » en forme utilisable par les<br />
mécanismes cellulaires (énergie chimique sous forme <strong>de</strong> sucres).<br />
CO 2<br />
+ H2O Énergie<br />
(lumière)<br />
Sucre + O 2<br />
L’énergie est stockée sous forme chimique et<br />
utilisée pour le métabolisme cellulaire
<strong>Les</strong> Chlorophylles (pigments verts liées aux protéines <strong>de</strong>s thylakoï<strong>de</strong>s)<br />
capturent la lumière pour faire la photosynthèse.<br />
Chlorophylles<br />
Caroténoï<strong>de</strong>s<br />
<strong>Les</strong> complexes <strong>de</strong> la phase lumineuse <strong>de</strong> la photosynthèse sont constitués par<br />
nombreuses sous-unités, la plupart constituée par <strong>de</strong> protéines intégrales <strong>de</strong> membrane<br />
(plus <strong>de</strong>s protéines périphériques <strong>de</strong> membrane).
Mouvements chloroplastiques: adaptation a l’intensité <strong>de</strong> la lumiére<br />
Faible lumiére<br />
cellule <strong>de</strong> l’algue<br />
Mougeotia<br />
un seul chloroplaste<br />
ADN du chloroplaste (cpDNA)<br />
-Petit (~150 kbp) et circulaire<br />
-Nombreuses copies (50-100)<br />
-Peu <strong>de</strong> gènes (~120):<br />
ARN ribosomal (rRNA)<br />
ARN transfert (tRNA) pour la traduction plastidiale<br />
gènes pour le ribosome chloroplastique<br />
4 gènes codant <strong>de</strong>s sous unités <strong>de</strong> l’ARN polymérase<br />
Un gène pour la sous unité gran<strong>de</strong> <strong>de</strong> la RUBISCO<br />
9 gènes pour les photosystèmes I et II<br />
6 gènes pour l’ATP synthase<br />
Forte lumiére<br />
filaments d’actine<br />
Synthèse <strong>de</strong><br />
protéines<br />
Photosynthèse
Origin of plastid<br />
Pendant <strong>de</strong>s centaines <strong>de</strong> millions d’années, beaucoup <strong>de</strong> gênes<br />
ont étés perdus ou transférés du chloroplaste dans le noyau<br />
Present<br />
La transformation du chloroplaste<br />
Le chloro<strong>plastes</strong> sont présents dans le<br />
tissus verts, mais ils sont absents dans<br />
les pollens. <strong>Les</strong> chloro<strong>plastes</strong> en fait<br />
sont hérités par voie maternelle.<br />
Cette caractéristique à suggéré la possibilité<br />
<strong>de</strong> créer <strong>de</strong> plantes transgéniques en insérant<br />
le gène d’intérêt dans le génome du plaste<br />
Pas <strong>de</strong> transfert du gène par le pollen<br />
(comme il se passe avec les gènes du noyau)<br />
En plus, il y a centaines <strong>de</strong> copie du même gène.<br />
En fait, jusqu’à 100 copies <strong>de</strong> l’ADN par<br />
chloroplaste et 100 chloro<strong>plastes</strong> par cellule<br />
permettent d’avoir jusqu’à 10000 copies d’un gène<br />
(seulement 2 pour un gène nucléaire)
Technique <strong>de</strong> transformation du chloroplaste<br />
Gène d’intérêt<br />
Séquences d’insertion<br />
(i<strong>de</strong>ntiques aux régions d’intérêt <strong>de</strong><br />
l’ADN chloroplastique)<br />
ADN chloroplastique<br />
Apres bombar<strong>de</strong>ment <strong>de</strong>s<br />
feuilles avec l’ADN<br />
contenant le gène d’intérêt et<br />
la recombinaison homologue<br />
(insertion) avec l’ADN<br />
chloroplastique, on obtient<br />
une plante transformée.<br />
Quelques applications <strong>de</strong> la transformation du chloroplaste<br />
La résistance au glyphosate<br />
Le Glyphosate est un puissant herbici<strong>de</strong> avec un bas<br />
impact environnemental, utile pour éliminer les plantes<br />
infestant une culture résistante.<br />
Daniell et al. (1998) a transformé avec succès <strong>de</strong>s plantes<br />
<strong>de</strong> tabac avec un gène <strong>de</strong> résistance au glyphosate inséré<br />
dans le génome du chloroplaste. <strong>Les</strong> plantes sont<br />
résistantes et le gène ne peut pas être transféré par le<br />
pollen à <strong>de</strong>s autre plantes.<br />
Résistance aux insectes grâce à la toxine Bt<br />
<strong>Les</strong> toxines du Bacillus thuringensis (Bt) sont toxiques<br />
pour les insectes après ingestion (mais elles ne sont pas<br />
toxiques pour les animaux). Kota et al. (1999) ont vu que<br />
l’expression <strong>de</strong> la toxine Bt dans les chloro<strong>plastes</strong> <strong>de</strong><br />
plante porte à une mortalité élevée <strong>de</strong>s insectes en<br />
protégeant les plantes <strong>de</strong>s attaques. En plus l’expression<br />
<strong>de</strong> la toxine est localisée dans les feuilles et absente dans<br />
le tissus (fruits, grains) qui sont mangés par les animaux.