PLASTOS: CARACTÉRISTIQUES, STRUCTURE ET TYPES - LA BIOLOGIE - 2025

Le groupe plastid ou plastidiosson orgánulas semiautonomous cellule avec des fonctions variées. On les trouve dans les cellules d'algues, de mousses, de fougères, de gymnospermes et d'angiospermes. Le plaste le plus notable est le chloroplaste, responsable de la photosynthèse dans les cellules végétales.

Selon leur morphologie et leur fonction, il existe une grande variété de plastes: chromoplastes, leucoplastes, amyloplastes, étioplastes, oléoplastes, entre autres. Les chromoplastes se spécialisent dans le stockage des pigments caroténoïdes, les amyloplastes stockent l'amidon et les plastes qui poussent dans l'obscurité sont appelés étioplastes.

De manière surprenante, des plastes ont été signalés chez certains vers parasites et chez certains mollusques marins.

Caractéristiques générales

Les plastes sont des organites présents dans les cellules végétales recouvertes d'une double membrane lipidique. Ils ont leur propre génome, conséquence de leur origine endosymbiotique.

Il est suggéré qu'il y a environ 1,5 milliard d'années, une cellule protoeucaryote a englouti une bactérie photosynthétique, donnant naissance à la lignée eucaryote.

Évolution, on distingue trois lignées de plastes: les glaucophytes, la lignée des algues rouges (rhodoplastes) et la lignée des algues vertes (chloroplastes). La lignée verte a donné naissance à des plastes provenant à la fois d'algues et de plantes.

Le matériel génétique a 120 à 160 kb - dans les plantes supérieures - et est organisé en une molécule fermée et circulaire d'ADN à double bande.

L'une des caractéristiques les plus frappantes de ces organites est leur capacité à s'interconvertir. Ce changement se produit grâce à la présence de stimuli moléculaires et environnementaux. Par exemple, lorsqu'un éthioplaste reçoit la lumière du soleil, il synthétise de la chlorophylle et devient un chloroplaste.

En plus de la photosynthèse, les plastes remplissent diverses fonctions: synthèse des lipides et des acides aminés, stockage des lipides et de l'amidon, fonctionnement des stomates, coloration des structures végétales telles que les fleurs et les fruits, et perception de la gravité.

Structure

Tous les plastes sont entourés d'une double membrane lipidique et à l'intérieur ils ont de petites structures membraneuses appelées thylakoïdes, qui peuvent s'étendre considérablement dans certains types de plastes.

La structure dépend du type de plastide, et chaque variante sera décrite en détail dans la section suivante.

Les types

Il existe une série de plastes qui remplissent différentes fonctions dans les cellules végétales. Cependant, la frontière entre chaque type de plaste n'est pas très claire, car il y a une interaction significative entre les structures et il existe une possibilité d'interconversion.

De même, en comparant différents types de cellules, on constate que la population de plastes n'est pas homogène. Parmi les types de base de plastes trouvés dans les plantes supérieures sont les suivants:

Proplastides

Ce sont des plastes qui n'ont pas encore été différenciés et sont responsables de l'origine de tous les types de plastes. On les trouve dans les méristèmes des plantes, à la fois dans les racines et les tiges. Ils sont également présents dans les embryons et autres tissus jeunes.

Ce sont de petites structures, longues d'un ou deux micromètres et ne contenant aucun pigment. Ils ont la membrane thylacoïdienne et leurs propres ribosomes. Dans les graines, les proplastidies contiennent des grains d'amidon, constituant une importante source de réserve pour l'embryon.

Le nombre de proplastidies par cellule est variable, et entre 10 et 20 de ces structures peuvent être trouvées.

La répartition des proplastidies dans le processus de division cellulaire est essentielle pour le bon fonctionnement des méristèmes ou d'un organe spécifique. Lorsqu'une ségrégation inégale se produit et qu'une cellule ne reçoit pas les plastes, elle est destinée à une mort rapide.

Par conséquent, la stratégie pour assurer la division équitable des plastes aux cellules filles doit être distribuée de manière homogène dans le cytoplasme cellulaire.

De même, les proplastidies doivent être héritées par les descendants et sont présentes dans la formation des gamètes.

Les chloroplastes

Les chloroplastes sont les plastes les plus importants et les plus visibles des cellules végétales. Sa forme est ovale ou sphéroïdale et le nombre varie normalement entre 10 et 100 chloroplastes par cellule, bien qu'il puisse atteindre 200.

Ils mesurent 5 à 10 µm de longueur et 2 à 5 µm de largeur. Ils sont situés principalement dans les feuilles des plantes, bien qu'ils puissent être présents dans les tiges, les pétioles, les pétales immatures, entre autres.

Les chloroplastes se développent dans des structures végétales qui ne sont pas souterraines, à partir des proplastidies. Le changement le plus notable est la production de pigments, pour prendre la couleur verte caractéristique de cet organite.

Comme les autres plastes, ils sont entourés d'une double membrane et à l'intérieur ils ont un troisième système membraneux, les thylakoïdes, noyé dans le stroma.

Les thylakoïdes sont des structures en forme de disque empilées en grains. De cette manière, le chloroplaste peut être structurellement divisé en trois compartiments: l'espace entre les membranes, le stroma et la lumière du thylacoïde.

Comme dans les mitochondries, l'héritage des chloroplastes des parents aux enfants se produit par l'un des parents (uniparental) et ils ont leur propre matériel génétique.

Caractéristiques

Dans les chloroplastes, le processus photosynthétique se produit, ce qui permet aux plantes de capter la lumière du soleil et de la convertir en molécules organiques. En fait, les chloroplastes sont les seuls plastes dotés de capacités photosynthétiques.

Ce processus commence dans les membranes thylacoïdiennes avec la phase légère, dans laquelle les complexes enzymatiques et les protéines nécessaires au processus sont ancrés. L'étape finale de la photosynthèse, ou phase sombre, se produit dans le stroma.

Amyloplastes

Les amyloplastes sont spécialisés dans le stockage des grains d'amidon. Ils se trouvent principalement dans les tissus de réserve des plantes, comme l'endosperme des graines et des tubercules.

La plupart des amyloplastes sont formés directement à partir d'un protoplaste au cours du développement de l'organisme. Expérimentalement, la formation d'amyloplastes a été réalisée en remplaçant la phytohormone auxine par des cytokinines, provoquant la réduction de la division cellulaire et induisant l'accumulation d'amidon.

Ces plastes sont des réservoirs pour une grande variété d'enzymes, similaires aux chloroplastes, bien qu'ils manquent de chlorophylle et de machinerie photosynthétique.

Perception de la gravité

Les amyloplastes sont liés à la réponse à la sensation de gravité. Dans les racines, la sensation de gravité est perçue par les cellules de la columelle.

Dans cette structure se trouvent les statolithes, qui sont des amyloplastes spécialisés. Ces organites sont situés au bas des cellules de la columelle, indiquant le sens de la gravité.

La position des statolithes déclenche une série de signaux qui conduisent à la redistribution de l'hormone auxine, provoquant la croissance de la structure en faveur de la gravité.

Granules d'amidon

L'amidon est un polymère semi-cristallin insoluble composé d'unités de glucose répétitives, produisant deux types de molécules, l'amylopeptine et l'amylose.

L'amylopeptine a une structure ramifiée, tandis que l'amylose est un polymère linéaire et ils s'accumulent dans la plupart des cas dans une proportion de 70% d'amylopeptine et 30% d'amylose.

Les granules d'amidon ont une structure assez organisée, liée aux chaînes d'amylopeptine.

Dans les amyloplastes étudiés à partir de l'endosperme des céréales, les granules varient en diamètre de 1 à 100 µm, et il est possible de distinguer les gros et petits granules qui sont généralement synthétisés dans différents amyloplastes.

Chromoplastes

Les chromoplastes sont des plastes très hétérogènes qui stockent différents pigments dans les fleurs, les fruits et d'autres structures pigmentées. En outre, il existe certaines vacuoles dans les cellules qui peuvent stocker des pigments.

Dans les angiospermes, il est nécessaire d'avoir un mécanisme pour attirer les animaux responsables de la pollinisation; pour cette raison, la sélection naturelle favorise l'accumulation de pigments brillants et attractifs dans certaines structures végétales.

En général, les chromoplastes se développent à partir de chloroplastes pendant le processus de maturation des fruits, où les fruits verts prennent une couleur caractéristique avec le temps. Par exemple, les tomates non mûres sont vertes et lorsqu'elles sont mûres, elles sont rouge vif.

Les principaux pigments qui s'accumulent dans les chromoplastes sont les caroténoïdes, qui sont variables et peuvent présenter des couleurs différentes. Les carotènes sont orange, le lycopène est rouge et la zéaxanthine et la violaxanthine sont jaunes.

La coloration finale des structures est définie par les combinaisons desdits pigments.

Les oléoplastes

Les plastes sont également capables de stocker des molécules de nature lipidique ou protéique. Les oléoplastes sont capables de stocker les lipides dans des corps spéciaux appelés plastoglobules.

Les antennes florales sont retrouvées et leur contenu est libéré sur la paroi du grain de pollen. Ils sont également très communs chez certaines espèces de cactus.

De plus, les oléoplastes ont différentes protéines telles que la fibrilline et des enzymes liées au métabolisme des isoprénoïdes.

Leucoplastes

Les leucoplastes sont des plastes dépourvus de pigments. Suivant cette définition, les amyloplastes, les oléoplastes et les protéinoplastes pourraient être classés comme des variants des leucoplastes.

Les leucoplastes se trouvent dans la plupart des tissus végétaux. Ils n'ont pas de membrane thylacoïde bien visible et ont peu de globules plasmatiques.

Ils ont des fonctions métaboliques dans les racines, où ils accumulent des quantités importantes d'amidon.

Gérontoplastes

Lorsque la plante vieillit, une conversion des chloroplastes en gérontoplastes se produit. Pendant le processus de sénescence, la membrane thylacoïde se rompt, les globules plasmatiques s'accumulent et la chlorophylle se décompose.

Éthioplastes

Lorsque les plantes poussent dans des conditions de faible luminosité, les chloroplastes ne se développent pas correctement et le plaste formé est appelé éthioplaste.

Les éthioplastes contiennent des grains d'amidon et ne possèdent pas la membrane thylacoïde largement développée comme dans les chloroplastes matures. Si les conditions changent et qu'il y a suffisamment de lumière, les étioplastes peuvent se transformer en chloroplastes.

Références

1. Biswal, UC et Raval, MK (2003). Biogenèse des chloroplastes: du proplaste au gérontoplaste. Springer Science & Business Media.
2. Cooper, GM (2000). La cellule: une approche moléculaire. 2e édition. Sunderland (MA): Sinauer Associates. Chloroplastes et autres plastides. Disponible sur: ncbi.nlm.nih.gov
3. Gould, SB, Waller, RF et McFadden, GI (2008). Évolution plastide. Revue annuelle de la biologie végétale, 59, 491–517.
4. Lopez - Juez, E. et Pyke, KA (2004). Plastides déchaînés: leur développement et leur intégration dans le développement des plantes. Journal international de biologie du développement, 49 (5–6), 557–577.
5. Pyke, K. (2009). Biologie plastidique. La presse de l'Universite de Cambridge.
6. Pyke, K. (2010). Division Plastid. Plantes AoB, plq016.
7. Wise, RR (2007). La diversité de la forme et de la fonction des plastes. Dans La structure et la fonction des plastes (pp. 3–26). Springer, Dordrecht.