CHAPITRE IV

1 ACTION DES RADIATIONS DE DIFFÉRENTES LONGUEURS D'ONDE SUR L'ASSIMILATION CHLOROPHYLLIENNE

37. Principe de la recherche. — Nous avons signalé au début de ce travail que l'étude des relations entre la vitesse des réactions photochimiques et la fréquence des radiations actives constituait le meilleur procédé d'analyse dont nous disposions

, jusqu'ici pour la connaissance de ces réactions. En particulier, chaque fois que l'intensité du phénomène photochimique pourra être considérée comme proportionnelle à l'énergie incidente, et que le corps sera réparti de façon homogène dans toute l’épais- ‘seur de la couche traversée par la lumière, on devra rechercher si la Loi d'absorption photochimique s'applique. Toutes les recherches expérimentales ont confirmé, sinon la validité quantitative de cétte loi, au moins un accroissement de la susceptibilité photochimique chaque fois que la constante d'absorption du système augmente. Dans un système à deux bandes d'absorption, comme le système chlorophÿllien, nous pourrons nous attendre à ne trouver qu'un seul maximum de la susceptibilité. 11 y aura lieu, dans ce cas, de chercher une interprétation chimique analogue à celle que nous avons proposé pour la décomposition de l’aldéhyde acétique ($ 5). Si nous obtenons une relation différente, par exemple un maximum de la susceptibilité photochimique dans une région de minimum d’absorption, nous pourrons conclure que la vitesse de la réaction ne dépend. pas seulement de l'absorption de la chlorophylle, mais

d'un autre facteur dont la valeur n’est pas la même pour toutes les régions du spectre. |

Il est légitime de soumettre à cette analyse. l'assimilation chlorophyllienne. Dans ce cas, les deux conditions nécessaires pour l'application de la loi d'absorption photochimique semblent suffisamment remplies.

1° On sait (S 19) que les grains de chlorophylle sont répartis: de facon homogène dans toute la masse : des leucites. Dès lors la loi de décroissance

P — Pe-K

peut s'appliquer à la lumière qui traverse une épaisseur AL leucite.

2 La proportionnalité à l'énergie incidente a été vérifiée par de nombreux observateurs, en lumière totale. C’est ainsi que Renke (1883) trouva, en comptant le nombre de bulles dégagées par un rameau d'Elodea dans de l'eau de source additionnée de CO?, que la vitesse de l'assimilation augmente pronl à l'intensité quand celle-ci passe de 1/24 à 1/2 de la lumière directe du soleil. BLackman et Sutra AE inter- . prétant les expériences de Panranezzi (1908) ont montré qu entre 1/36 et 1/4 de l'intensité du soleil, Ecopra assimile proportion nellement à l'énergie reçue. Il ne faut évidemment pas dépasser les intensités au delà desquelles d’autres facteurs de Passimilation, tels que la teneur en CO° du milieu, Himitent le . phénomène. Toutes nos expériences seront faites pour de très faibles intensités, au plus 1/3 de l'intensité de la lumière diffuse du jour (1). ; ;

38. Résultats des travaux antérieurs. Les premiers expérimentateurs qui étudièrent l’action des diverses radiations sur l'assimilation chlorophyllienne se contentèrent ordinairement d'exposer des fragments de plantes à la lumière du soleil en interposant des écrans colorés. C'est ainsi que Dausexy (1836), Grorz et Grariozer (1851), Sacs (1864), Carrerer (1868), Dear- RAIN (1869) virent que l'assimilation était particulièrement

(4) Il est regrettable que des expériences analogues n’aient pu être encore effectuées avec des rayonnements monochromatiques.

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intense dans la partie la plus réfrangible du spectre. Timiriazerr (1869) précisa le premier que Le maximum d’assimilation était situé dans la région rouge, et non dans le jaune, comme on:le croyait depuis Dauseny, et comme Drarer (1844), puis Prerrer (1871) et Murzen (1872), “employant au lieu d'écrans la méthode de décomposition par un prisme, crurent l'établir. Timrmrazerr en 1876 reprit ces expériences et, inspiré para travail classique de Mezcon, montra que les fentes dont s'étaient servis ces expérimentateurs étaient trop larges pour donner un spectre pur. Afin d'obtenir des images aussi monochromatiques que possible, il compensa la diminution d'intensité qui résulte'de la petitesse de la fente en employant un héliostat de Foucaucr avec un très large miroir et en perfectionnant son matériel d'analyse gazométrique. Il-établit ainsi la position du maximum entre les raies B (x 6874) et C (À — 656%z) de Fraunuorer. Après plus de quarante ans, on n'a pas mieux fait au point de vue expérimental. Et ce sera pour nous une grande satisfaction de montrer que le résultat, en apparence paradoxal, auquel nous aboutissons, peut être partiellement calculé à partir des chiffres de Truimra- LEFF.

Six ans plus tard, EnGermanx (1882) imagina le procédé extrêmement sensible pour déceler le dégagement d'oxygène qui consiste à observer au contact d'une algue filamenteuse le mouvement de bactéries aérobies : en l'espèce, Bacterium termo, la bactérie ordinaire de la putréfaction. Grâce à cette méthode, d’ailleurs très sujette à caution, il mit en évidence (1883) outre le maximum déjà connu, un second maximum au voisinage de la raie F (À = 486") de Fraunaorer. L’existence du nouveau maximum fut confirmée par Konz (1897) au moyen de la méthode des bulles et par Timirrazerr (1904), au moyen de l'analyse volumétrique. Mais elle fut niée par Reike (1884) et par Prerrer (1871). Récemment encore, DANGEARD (1911) par une méthode, il est vrai, indirecte, n’a pas retrouvé ce Maximum.

Dans toutes Les recherches que nous venons de citer, la relation obtenue entre la fréquence des radiations et leur pouvoir assimilateur, était tout à fait contingente. Elle dépendait de la répartition de l'énergie dans le spectre solaire ou plus exactement dans la lumière du jour (rayons directs du soleil +

rayons réfléchis par la terre + lumière du ciel). Le premier, Prizueux (1869) comprit qu'il fallait tenir compte de cette répartition et comparer les vitesses d’assimilation pour des intensités égales des rayonnements de diverses couleurs. Malheureusement, il confondait, comme le fit remarquer Sacas (1872), égalité d'intensité lumineuse avec égalité de quantité d'énergie. Exésimann (1884), par des mesures microspectrophotométriques, tenta de prouver la proportionnalité de l’assimilatton à l'énergie absorbée par les pigments.-Mais sa méthode des bactéries ne peut être aucunement considérée comme quantitative. Le premier travail véritablement bien conduit est celui de Kai ct Minor (1909). Dans ce travail, on compare l'assimilation en présence de trois groupes de rayons, produisant sur.une pile thermoélectrique un échauffement identique. La lumière solaire est filtrée au moyen d'écrans en verre coloré de so u. GEN. pour les régions rouge (x >> 608") et bleu (x < 524%). Une région verte (512-524) est délimitée au moyen d’une solution constituée par un mélange de chromate de potassium et d'oxyde de cuivre ammoniacal. Cette solution n’a malheureusement pas été soumise à l'examen spectrophotométrique. Les rayons infrarouges et ultra-violets sont arrêtés par une épaisseur d’eau contenant des traces de KGr°07 et CuSO'. L'énergie de chacun des trois faisceaux colorés est déterminée au moyen d’une pile thermoélectrique de Rusexs, connectée’ avec un galvanomètre de Déprez-n'ArsonvaL. La méthode de mesure de l'assimilation est par contre beaucoup moins satisfaisante, Kuiee et Minor se sont contentés de compter le nombre de bulles de gaz dégagés par des rameaux d'Elodea Canadensis. Or il semble bien que si cette méthode donne des indications valables quand il s’agit de valeurs de l'intensité de l’assimilation ässez voisines, il n'en est plus de même quand il faut comparer une assimilation intense à une autre beaucoup plus faible. Quoi qu'il en soit, la lumière rouge et la lumière bleue, à intensités égales, agissaient de façon sensiblement identique. Par contre la lumière verte, même plus intense, ne produisait qu'une assimilation négligeable.

Ce dernier résultat paraît assez surprenant ; quand on se reporte aux Fe si précises de TimiRtAzerF, on trouve que pour la raie. E, c'est-à-dire pour À = 5927, déssnieHon est à peine de do se inférieure à sa valeur maxima dans le rouge

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Sd

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pour une même intensité lumineuse. Il était inattendu de trouver entre 524 et 512"x une valeur aussi minime que celle indi-

. quée par Kuiep et Miper. Pour cette raison, et parce que, dans leurs expériences, l'énergie absorbée par la chlorophyllen’était pas connue, il devenait indispensable de reprendre la question. UrsPruc (1918) en mesurant les quantités d'amidon formées par les diverses radiations, trouve, contrairement aux expérimentateurs précédents, un maximum dans la région rouge du Spectre, puis une décroissance lente jusqu'au violet en passant par une série de maxima secondaires. Mais dans ces expériences, l'assimilation n'est pas déterminée directement; l’action des rayons violets sur les diastases peut intervenir dans la mise en réserve des hydrates de carbone sous forme d’amidon; il ‘convenait de faire des mesures directes de la consommation de CO®. | | :

. Les expériences qué nous allons décrire nous ont conduit à des résultats tout différents.

39. Schéma des expériences. — Il nous faut connaitre d'une part les vitesses v,, v,, v, de l'assimilation sous l’action de rayonnements de diverses longueurs d'onde, d'autre part les quantités d'énergie absorbées P,, Pa, Pa.

1° Trois régions du spectre ont été étudiées, comme il a été fait pour la destruction photochimique de la chlorophylle, Ces trois régions ont été séparées par des écrans, 1, 2, 3, de transparence déterminée au spectrophotomètre. :

2% Des fragments d'égale surface découpés dans le thalle d’une même algue sont exposés derrière les écrans. L'intensité de l'assimilation est mesurée pour chaque fragment au moyen d'une méthode nouvelle imaginée par Lors et OsrerHouT. On obtient ainsi les vitesses d’assimilation.

‘3° En même temps que l'assimilation est mesurée, on détermine l'intensité du rayonnement qui traverse chaque écran. Pour cela, on expose à côté du fragment de thalle, une petite

cuve contenant une solution acétonique de chlorophylle, dont la vitesse de destruction sous l’action des trois lumières, a été précédemment déterminée (chapitre ID). On connait donc les énergies imcidentes P,,, Po, Pos

4 On a choisi une algue dont le thalle se prête à une déter-

mination spectrophotométrique directe de la courbe d'absorption du pigment. On connait done pour chaque longueur d'onde, le pouvoir absorbant de ce pigment. Il suffit pour calculer l'énergie absorbée derrière les écrans 1, 2, 3, de multiplier Ps Po, Pos par les pouvoirs absorbants A; de toutes les lon-

‘gueurs d'onde comprises dans chacun des intervalles 1, 2, 3. En portant en ordonnées ces produits, et en abscisses les longueurs d'onde correspondantes, les aires décrites dans les intervalles 1,2 et 3 sont proportionnelles aux énergies absorbées PER el.

40. Description des écrans. — Les écrans sont les mêmes que ceux qui ont été décrits précédemment (Chapitre I, S 27). Ils sont constitués par des cuves à faces parallèles de : 2 em. d'épaisseur, renfermant une solution de bichromate de potassium, de chlorure cuivrique, où de sulfate de cuivre ammoniacal. Ces écrans ont été examinés au spectrophotomètre. Le tableau suivant indique leurs transparences T, exprimées en 0/0 de l'intensité imcidente.