Quelques pionniers de la photosynthèse
PDF1. Les plantes ont besoin d’eau
2. Les plantes produisent de l’oxygène
Quelques années plus tard, en 1777, Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794), chimiste, philosophe et économiste français (Figure 2), remplace la théorie du phlogistique par la « théorie générale de la combustion ». Il donne le nom d’oxygène au gaz impliqué.
3. Plantes, oxygène et lumière
(1) la lumière est nécessaire pour la restauration de l’air par la plante (c’est la photosynthèse) ;
(2) seules les parties vertes de la plante sont impliquées dans cette restauration ;
(3) toutes les parties vivantes de la plante « endommagent » l’air, mais l’étendue de la restauration de l’air par une plante verte dépasse largement son effet nocif.
Un siècle plus tard Theodor Wilhelm Engelmann (1843-1909), physiologiste allemand (Figure 3), va démontrer le rôle de la couleur de la lumière dans une expérience réalisée avec des algues filamenteuses (de type spirogyre) illuminées à l’aide de spots de lumière colorée, puis d’un prisme, où des bactéries aérobies* servent d’indicateur de la production d’oxygène. La densité des bactéries était la plus élevée dans les régions illuminées par les lumières bleue et rouge.
4. Les plantes utilisent le dioxyde de carbone
Jean Senebier (1742-1809), naturaliste, météorologue et pasteur suisse (Figure 4), a étudié les échanges gazeux entre les plantes et l’atmosphère. Il montre que les plantes absorbent du gaz carbonique et produisent de l’oxygène en présence de lumière et publie en 1783 un ouvrage intitulé « Recherches sur l’influence de la lumière solaire pour métamorphoser l’air fixe en air pur par la végétation ». Ces observations sont renforcées par celles de Nicolas-Théodore de Saussure (1767-1845), chimiste, biochimiste et botaniste suisse (Figure 5) : de Saussure démontre que les plantes ont besoin de gaz carbonique, mais aussi d’eau, de composés azotés et de sels minéraux pour assurer leur nutrition et leur croissance.
Jean-Baptiste Joseph Dieudonné Boussingault (1802-1887), chimiste, botaniste et agronome français, est considéré comme le fondateur de la chimie agricole moderne (Figure 4). Après avoir développé des techniques d’analyse de l’air, il démontre –vers 1860- que le volume de dioxygène gazeux dégagé par les plantes et le volume de CO2 absorbé sont quasi identiques.
5. Chlorophylle et chloroplastes
Hugo von Mohl (1805-1872), botaniste allemand (Figure 6), donne en 1837 la première description détaillée de « Chlorophyllkörnern » (granules de chlorophylle) dans les feuilles vertes.
Arthur Meyer (1850-1922), botaniste, biologiste cellulaire et pharmacognosiste allemand (Figure 6), a été le premier à nommer et à décrire les structures contenant de la chlorophylle dans les chloroplastes (que Meyer appelle « autoplastes ») connus sous le nom de grana.
6. Les plantes transforment l’énergie lumineuse : la photosynthèse
Julius von Sachs (1832-1897), botaniste allemand (Figure 7), a participé très activement au développement de la physiologie végétale. En particulier il démontre que les grains d’amidon présents dans les chloroplastes sont formés sous l’influence de la lumière.
C’est finalement en 1930 que Cornelis Bernardus van Niel (1897-1985), microbiologiste néerlando-américain (Figure 8), démontre que la photosynthèse est une réaction d’oxydoréduction lumière-dépendante, dans laquelle l’hydrogène d’un composé oxydable (H2A) réduit le dioxyde de carbone en matériel cellulaire (CH2O)x. Cette réaction s’exprime selon l’équation :
CO2 + H2A + lumière → (CH2O)x + A2 + H2O.
Notes et références
Image de couverture. Joseph Priestley [Source : Ozias Humphrey (1742–1810) / Domaine public]
[1] Lavoisier, très intéressé par les travaux de Van Helmont, relève que le mot gaz vient du mot hollandais ghoast qui signifie esprit. Il ajoute que les Anglais « expriment la même idée par le mot ghost et les Allemands par le mot geist ».
[2] La théorie du phlogistique est une théorie chimique qui expliquait la combustion en postulant l’existence d’un « élément-flamme » présent au sein des corps combustibles.
[3] Gest H. (2002) History of the word photosynthesis and evolution of its definition. Photosynth Res 73(1-3):7-10.
En savoir plus
- Pol D. (2007) Histoire de la biologie Végétale, Histoire des connaissances sur la physiologie des plantes. Fondation La main à la pâte : https://www.fondation-lamap.org/fr/page/11407/histoire-des-connaissances-sur-la-physiologie-des-plantes
- Site web “Photosynthesis education”. https://photosynthesiseducation.com/discovery-of-photosynthesis/