Qu'est-ce qu'un phytochrome?
Le phytochrome est un pigment présent dans la plupart des plantes et de certaines bactéries, utilisé pour surveiller la couleur de la lumière. Les plantes peuvent utiliser ce pigment pour déterminer les photopériodes, le moment de faire germer les graines, le moment de la floraison et le moment de la fabrication du chloroplaste, un produit chimique clé utilisé dans la photosynthèse. La photosynthèse est un processus par lequel les plantes convertissent la lumière du soleil en nourriture. Phytochrome peut également jouer un rôle déterminant dans le contrôle de la forme et de la taille des feuilles, de la longueur des graines, du nombre de feuilles formées et de la longueur optimale des graines pour une utilisation optimale de la lumière disponible.
Un pigment est une substance qui modifie la couleur d'un objet en réfléchissant certaines ondes lumineuses et en absorbant sélectivement certaines autres. Par exemple, imaginons que des rayons rouges, jaunes et bleus brillent sur une balle. Si la balle reflète le bleu et absorbe toutes les autres ondes lumineuses, la balle apparaîtra bleue à un observateur. Phytochrome est un pigment spécial à deux formes, Pr et Pfr, qui absorbent respectivement la lumière rouge et la lumière rouge lointaine, dégageant une teinte allant du vert au bleu. La lumière rouge et la lumière rouge lointaine sont des sources lumineuses d'énergie et de fréquence relativement basses comparées aux autres ondes lumineuses du spectre électromagnétique.
Le phytochrome est un photorécepteur, ou une protéine qui détecte la lumière sur un organisme et provoque une réponse. Il comporte à la fois un composant protéique et un composant chromophore, la pièce responsable de l'absorption de la lumière rouge. La molécule commence à prendre de la lumière rouge sous la forme Pr, ce qui provoque un changement chimique du phytochrome pour devenir Pfr. Cet état Pfr de phytochrome est l'état actif, ou l'état qui commence les processus de réponse dans la plante, et préfère absorber la lumière rouge lointaine.
Dans les plantes à fleurs, cette méthode de détection de la lumière aide à développer le photopériodisme, ou des réponses au jour et à la nuit. Les plantes peuvent également utiliser du phytochrome pour modifier la forme et la taille des feuilles et commencer la synthèse de chloroplastes. Cela garantit que la photosynthèse peut utiliser de manière optimale la lumière disponible. Il est également important de surveiller la lumière pour que les graines puissent bien pousser sans se dessécher ni recevoir trop de soleil.
La découverte du phytochrome a commencé par l'observation du photopériodisme chez les plantes. Les scientifiques ont commencé à remarquer que les plantes réagissaient différemment jour et nuit. certaines plantes ont modifié les processus pendant des jours plus longs, certaines ont favorisé la floraison pendant des journées plus courtes et d'autres ont arrêté de fleurir si elles étaient exposées à la lumière même quelques minutes durant la nuit. Dans les années 1930, au centre de recherche agricole de Beltsville, le botaniste Sterling Hendricks, la physiologiste Marion Parker et le chimiste Harry Borthwick se sont associés pour étudier ce phénomène.
En 1948, les tests au spectrographe indiquaient qu’un seul pigment était responsable de la photopériode. En 1952, des tests ont révélé que la germination était arrêtée lorsqu'une plante était exposée à une lumière rouge lointaine et qu'elle était redémarrée lorsqu'elle était exposée à une lumière rouge. En 1959, l'équipe effectua des tests concluants sur les graines de navet et baptisa le pigment phytochrome .