Une étude, dont les résultats intitulés «Photonic multilayer structure of Begonia chloroplasts enhances photosynthetic efficiency» ont été publiés dans la revue Nature Plants, révèle que Begonia pavonina, qui reflète la lumière bleue, améliore, grâce à un effet quantique, sa fonction photosynthétique.

Rappelons tout d'abord que Begonia pavonina «est une variété de bégonias qui pousse en altitude dans les forêts tropicales du sud-est asiatique et principalement en Malaisie». Son nom de bégonia paon lui vient du fait que «la couleur de ses feuilles bleu métal» évoque «l'iridescence des plumes de paon».

Ce bégonia prospère dans la nature, «sous le couvert épais des espèces végétales tropicales qui occultent presque toute la lumière du Soleil». La plante, qui «exploite au maximum le peu de lumière qu'elle reçoit», est adaptée à cette faible luminosité, grâce à ses chloroplastes.

Plus précisément, les chloroplastes, qui sont, au cœur des feuilles, «les usines chargées de transformer la lumière du Soleil en énergie chimique» (photosynthèse), contiennent «des petites membranes réunies en piles appelées thylakoïdes dont le rôle est d'absorber la lumière». Or, alors qu'habituellement, «les piles de thylakoïdes ont une taille variable et une répartition aléatoire dans les chloroplastes», l'examen au microscope électronique des chloroplastes du bégonia paon indique qu'ils «se composent de piles uniformes de trois à quatre thylakoïdes régulièrement espacées».

Ces véritables cristaux photoniques sont «capables de modifier la propagation de la lumière en leur sein»: d'une part, cette disposition «favorise l'absorption de la partie vert-rouge du spectre lumineux» et, d'autre part, elle «reflète fortement les longueurs d'onde associées à la lumière bleue, ce qui explique la coloration des feuilles». En fait, «cette perte de lumière bleue n'est pas gênante», car «dans les forêts malaisiennes, la partie bleue du spectre est filtrée par la canopée et n'atteint pratiquement pas le sol à l'inverse de la lumière verte qui parvient jusqu'à la plante».

De plus, il est apparu «que dans les chloroplastes la lumière verte était ralentie, un effet quantique appelé lumière lente» qui permet «une meilleure absorption de cette dernière» («l'amélioration du rendement de la photosynthèse est de 5 à 10%»). Il en ressort que les chloroplastes, «habituellement considérés comme une machinerie cellulaire dont le rôle est de convertir la lumière en énergie», doivent désormais être aussi considérés «comme des structures qui contrôlent la propagation et la capture de la lumière».