I - LES CARACTÉRISTIQUES DES PIGMENTS ET LES DIFFÉRENTES ABSORPTIONS

A - LES PIGMENTS RESPONSABLES DE LA COULEUR

Qu'est-ce qu'un pigment ?
Pigment végétal : Les végétaux contiennent des pigments variés, une substance chimique colorante insoluble, qui leur donne les couleurs.

a) Extraction des pigments d'une feuille

On broie des feuilles d'une plante bien verte (épinard) dans de l'ethanol (déshydratation) jusqu'à l'obtention d'une solution bien verte puis on filtre. On verse cette solution dans une eprouvette pour filtrer (photos ci-dessous). La solution verte contient la plupart des pigments.
Cette expérience montre que les pigments sont solubles dans les solvants organiques. Elle permet de recueillir une solution très propre permettant de réaliser un spectre ou une chromatographie.

b) Séparation par chromatographie

           1) Mise en évidence des différents pigments par démarche expérimentale

Une chromatographie sur papier d’une solution de chlorophylle obtenue après extraction d’une feuille végétale, permet de montrer que les chlorophylles A et B sont présentes dans la solution.

Chromatographie à partir d'une feuille verte.
Sur une ligne située à 1 cm du bas d'une bande de papier à chromatographie, on écrase un morceau de feuille avec un agitateur (en répétant l'opération plusieurs fois pour obtenir une petite tâche très colorée). La bande de papier est placée dans une cuve contenant un mélange de solvants organiques (cyclohexane,5%, éther de pétrole, 85%, acétone, 10%). Le solvant monte par capillarité dans la bande de papier et entraîne les différents pigments solubles dans les solvants organiques. Ils se séparent progressivement en fonction de leur vitesse de migration qui dépend de leur solubilité différentielle dans le solvant (phase mobile) et de leur affinité pour le support de chromatographie (phase stationnaire).

Résultat obtenu : On observe plusieurs taches correspondant à des pigments verts (chloropylles a et b) et jaunes (xanthophylles et carotènes).

Chromatographie à partir d'une feuille rouge.
Nous n'avons pas pu réaliser cette expérience, mais nous avons trouver que si on fait la même expérience avec une feuille colorée en rouge, on obtient le même résultat : les pigments solubles dans les solvants organiques sont les mêmes (chlorophylles et caroténoïdes). Il reste une tache rouge vif ou rouge violacé qui contient les pigments anthocyaniques non solubles dans les solvants organiques mais solubles dans l'eau. Ceux-ci sont contenus dans les vacuoles et ne jouent pas de rôle dans la photosynthèse.

           2) Structures moléculaires des différents pigments mis en évidence

a. Les chlorophylles : La chlorophylle est un pigment végétal, substance produite par un organisme végétal (dans notre cas, par un arbre), qui donne à ses organes une couleur naturelle verte (tiges, feuilles). La chlorophylle est contenue dans des chloroplastes des cellules végétales. Il existe plusieurs types de chlorophylles, les plus connues étant la chlorophylle A et la chlorophylle B. Sa structure chimique tridimensionnelle est représentée ci-contre.

b. Les caroténoïdes : Les caroténoïdes sont des pigments qui ont pour mission de capter la lumière. On les trouve chez les végétaux et chez les animaux mais seuls les végétaux sont capables d’en faire la synthèse. Leur spectre d’absorption est le bleu-vert, ils sont donc de couleur jaune brillant, orangée. Ce sont les xanthophylles (Pigment végétal de couleur jaune) qui sont jaunes. Ces pigments sont stockés dans les chromoplastes et permettent au végétal de se diriger vers une source de lumière (phototropisme). Ci-contre, les structures chimiques de quelques caroténoïdes.

c. Les anthocyanes (ou anthocyanidines) : Le mot anthocyanes vient du grec anthos = fleur et cyano = bleu. Les anthocyanes constituent la troisième et dernière famille de pigments végétaux. Ces pigments, solubles dans l’eau, se trouvent dans les vacuoles (partie d’une cellule végétale dans laquelle se trouvent différentes substances dissoutes ou cristallisées.) des cellules végétales. Ils vont du pourpre au violet en passant par le bleu. On distingue cinq anthocyanidines : la cyanidine, la péonidine, la delphinidine, la pétunidine et la maldivine. La structure chimique de ces quelques anthocyanidines est présentée ci-contre.