Fluorescence et Polyphénols

Fluorescence, chlorophylle et polyphénols

Sous excitation UV, les feuilles présentent une émission de lumière spécifique et complexe, appelée fluorescence. Il existe fondamentalement deux types de fluorescence  : la fluorescence bleu-vert et la fluorescence rouge. L’imagerie de fluorescence, qui permet de visualiser la fluorescence de la feuille,  a démontré que la fluorescence bleu-vert provient principalement de l’épiderme, des trichomes, des faisceaux vasculaires et des parois cellulaires, tandis que la fluorescence rouge provient essentiellement des chloroplastes des cellules mésophylliennes.

Émission de fluorescence sous excitation UV d’une coupe transversale (gauche) et de la surface (droite) de feuille de blé (photo Sylvie Meyer)

L’analyse spectrale de la fluorescence foliaire indique que la fluorescence bleu-vert est émise dans la plage de 400 à 630 nm tandis que la fluorescence rouge est émise dans les régions rouge et rouge lointain (630 à 800 nm) du spectre.

Le spectre de fluorescence induite par UV des feuilles présente trois maxima, à 440-450 nm, 687 et 735 nm, ainsi qu’un épaulement à 530 nm, qui peut être plus ou moins prononcé. Ces caractéristiques spectrales sont généralement appelées fluorescence bleue (BF), verte (GF), ou conjointement bleu-vert (BGF), rouge (RF) et rouge lointain (FRF).

Ces maxima ont une amplitude variable suivant les propriétés intrinsèques des feuilles et divers facteurs environnementaux : l’espèce de plante, son âge, le côté des feuilles, le stade de développement et les stress auxquels sont soumises les plantes. Par conséquent, la fluorescence foliaire peut être considérée comme un indicateur de l’état physiologique de la plante.

Spectre d’émission de fluorescence d’une feuille de blé sous excitation UV

Pour mieux comprendre la fluorescence des plantes, il est nécessaire de connaitre :

• son origine moléculaire
• l’origine de son hétérogénéité
• l’origine de sa variabilité

In vivo, la fluorescence rouge est émise uniquement par la chlorophylle a. Pendant de nombreuses années, la fluorescence de cette chlorophylle a a été utilisée comme indicateur précis et non destructeur du rendement photosynthétique, directement ou indirectement lié aux nombreux types de stress auxquels les plantes sont soumises. Les deux pics de fluorescence (687 et 735 nm) sont dus à la présence de deux photosystèmes dans l’appareil photosynthétique, PSI et PSII.

La fluorescence bleu-vert, réétudiée plus récemment, a une origine très hétérogène avec un grand nombre de fluorophores potentiels, tels que les acides hydroxycinnamiques (caféique, férulique), les chromones, les stilbènes (resvératrol), les coumarines, les isoflavones, les nicotinamides, les flavines, les ptéridines et les alcaloïdes.

Ces molécules se trouvent principalement dans les vacuoles cellulaires lorsqu’elles sont glycosylées ou sont liées à la paroi cellulaire. Les polyphénols liés aux parois semblent être la source principale d'émission.

Domaines de recherche sur les polyphénols végétaux et applications

Le domaine de la recherche sur les polyphénols végétaux et ses applications est aussi vaste que le nombre de polyphénols. La figure suivante ne mentionne que les plus importants compte tenu de leurs rôles multiples dans les plantes.