E2 Capture de Rayonnement

Topique

Le rayonnement photosynthétiquement actif (RPA) correspond à la portion de la lumière solaire, d'une longueur d'onde comprise entre 400 et 700 nanomètres environ, qu'une plante peut utiliser pour la photosynthèse. Ce RPA n'atteint pas toutes les feuilles de la plante de manière égale : en traversant la canopée, il s'atténue couche par couche, selon une loi d'atténuation exponentielle connue sous le nom de loi de Beer-Lambert. Ainsi, les feuilles situées plus profondément dans la canopée reçoivent une fraction de RPA progressivement plus faible que les feuilles plus exposées au sommet de la canopée.

Le RPA qui atteint chaque feuille est absorbé par les pigments des chloroplastes. Plus les pigments chloroplastiques absorbent de RPA, plus l'énergie lumineuse disponible au sein du chloroplaste pour initier la photosynthèse est importante.

L'énergie lumineuse absorbée par les pigments des chloroplastes n'est pas entièrement convertie en énergie photochimique utilisable : le rendement quantique de la conversion photochimique détermine la fraction de cette énergie lumineuse absorbée que le chloroplaste est capable de convertir efficacement en énergie photochimique. Plus ce rendement est élevé, plus le chloroplaste obtient d'énergie photochimique à partir d'une même quantité de rayonnement photosynthétiquement actif absorbé.

En intégrant l'absorption du rayonnement photosynthétiquement actif, le rendement quantique de la conversion photochimique et toutes les étapes ultérieures du métabolisme photosynthétique, la courbe reliant la photosynthèse nette à l'éclairement décrit la quantité de photosynthèse nette produite par la feuille pour chaque niveau d'éclairement, c'est-à-dire pour chaque intensité de rayonnement photosynthétiquement actif reçu. À faible éclairement, la photosynthèse nette augmente de façon quasi proportionnelle à l'éclairement, tandis qu'à fort éclairement, elle cesse d'augmenter proportionnellement et atteint un plateau, car le rendement quantique de la conversion photochimique ne permet plus d'utiliser tout le rayonnement photosynthétiquement actif supplémentaire. Le rayonnement photosynthétiquement actif absorbé par la feuille, mais que le rendement quantique de la conversion photochimique ne permet plus de convertir en énergie photochimique, n'est pas simplement inutilisé dans le chloroplaste : la feuille le dissipe sous forme de chaleur par dissipation thermique non photochimique, ce qui protège le chloroplaste d'une accumulation d'énergie excessive susceptible d'endommager le photosystème II.

Une fraction supplémentaire de l'énergie lumineuse que le chloroplaste ne parvient pas à convertir en énergie photochimique ou à dissiper sous forme de chaleur par dissipation thermique non photochimique est réémise sous forme de fluorescence de la chlorophylle. Cette fluorescence constitue un indicateur de l'état du photosystème II : plus le photosystème II fonctionne bien, plus l'énergie lumineuse est convertie en énergie photochimique ou dissipée sous forme de chaleur, et moins la feuille émet de fluorescence de la chlorophylle. À l'inverse, plus le photosystème II est endommagé, moins il parvient à convertir ou à dissiper d'énergie lumineuse par ces deux voies, et plus la feuille émet de fluorescence de la chlorophylle à partir du même rayonnement photosynthétiquement actif initialement reçu.

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