1. La couleur verte : un indice

Les feuilles sont vertes. Cette observation banale cache un fait crucial : la couleur d’une substance correspond aux longueurs d’onde qu’elle ne capte pas. Les feuilles apparaissent vertes parce qu’elles absorbent peu le vert et le réfléchissent. À l’inverse, elles absorbent fortement le rouge et le bleu, dont l’énergie sert à la photosynthèse.

La couleur verte est donc un indice direct du fonctionnement biochimique de la feuille. Mais quelles molécules sont responsables de cette absorption sélective ? Ce sont les pigments photosynthétiques, localisés dans la membrane des thylakoïdes.

2. Les quatre grands pigments

Une feuille contient plusieurs pigments différents, chacun avec ses propres caractéristiques d’absorption :

2.1 Chlorophylle a

2.2 Chlorophylle b

La chlorophylle b est un pigment accessoire de couleur vert-jaunâtre. Présente chez les végétaux verts et les algues vertes. Elle absorbe des longueurs d’onde légèrement différentes de la chlorophylle a, ce qui élargit le spectre de lumière utilisable par la plante.

2.3 Caroténoïdes (carotènes et xanthophylles)

Les caroténoïdes regroupent plusieurs pigments accessoires :

• Carotènes : orangés, dont le β-carotène (qui donne sa couleur à la carotte). Précurseur de la vitamine A chez les animaux.
• Xanthophylles : jaunes (lutéine, zéaxanthine).

Les caroténoïdes ont deux rôles : capter des longueurs d’onde non absorbées par les chlorophylles (rôle accessoire de capture), et protéger la plante contre l’excès lumineux (dissipation de l’énergie excédentaire sous forme de chaleur).

3. Pourquoi tant de pigments ?

4. La chromatographie : séparer les pigments

Comment savoir quels pigments sont présents dans une feuille ? L’outil de référence est la chromatographie.

4.1 Principe

La chromatographie est une technique de séparation des molécules d’un mélange selon leurs propriétés physico-chimiques (affinité pour un solvant, polarité, masse). Inventée par le botaniste russe Mikhaïl Tswett en 1906 — c’est lui qui a donné son nom à la méthode (« chroma » = couleur, « graphein » = écrire), à partir de ses travaux sur les pigments végétaux.

4.2 Mise en œuvre simple : chromatographie sur papier

1. On broie une feuille verte et on extrait les pigments avec un solvant approprié (alcool ou acétone).
2. On dépose une goutte d’extrait sur le bord d’une bande de papier filtre.
3. On plonge le bas du papier dans un solvant migrant (mélange éther de pétrole / acétone par exemple).
4. Le solvant remonte par capillarité, en entraînant les pigments avec lui.
5. Chaque pigment migre à sa propre vitesse, selon son affinité pour le solvant.
6. Après quelques minutes, les pigments sont séparés en bandes colorées distinctes.

4.3 Lecture du chromatogramme

Sur un chromatogramme typique de feuille verte, on observe (du bas vers le haut, c’est-à-dire de la plus lente à la plus rapide à migrer) :

Cette séparation est une preuve directe que la feuille contient plusieurs pigments, et permet de les identifier avec certitude.

5. Pourquoi les feuilles deviennent-elles jaunes et rouges en automne ?

L’observation des couleurs automnales offre une démonstration spectaculaire de la diversité des pigments. Au cours de l’année :

• Printemps-été : la chlorophylle, très abondante, masque les autres pigments. La feuille paraît verte.
• Automne : les jours raccourcissent, la chlorophylle est dégradée (elle est coûteuse à entretenir). Les caroténoïdes, plus stables, deviennent visibles : la feuille devient jaune-orange.
• Automne tardif : certaines plantes (érables, vignes) synthétisent en plus des anthocyanes rouges (cf. Topic 4). La feuille devient rouge éclatant.
• Finalement, la feuille tombe — c’est l’abscission, déclenchée par l’éthylène.

6. Les pigments dans d’autres organismes

Les chlorophylles a et b sont caractéristiques des plantes vertes. D’autres groupes ont des pigments différents :

• Cyanobactéries : chlorophylle a + phycocyanines (bleu) + phycoérythrines (rouge)
• Algues rouges : chlorophylle a + phycoérythrines (rouge) — adaptation aux profondeurs où la lumière rouge est filtrée par l’eau
• Algues brunes : chlorophylles a et c + fucoxanthine (brune)

Chaque grand groupe photosynthétique a son propre cocktail de pigments, adapté à son environnement spécifique. La diversité pigmentaire est elle-même un produit de la diversification du vivant.