La photosynthèse est le processus par lequel les plantes convertissent l'énergie solaire en énergie chimique. En présence de lumière visible, le dioxyde de carbone (CO2) et l'eau (H20) sont transformés en glucose et en dioxygène (O2) dans une série complexe de réactions chimiques. Or d'après des travaux qui viennent d'être publiés dans la revue Analytical Chemistry, les chercheurs du Centre de recherche Paul Pascal (CNRS) ont mis au point une biopile qui fonctionne à partir des produits de la photosynthèse: le glucose et l'O2. La biopile est composée de deux électrodes modifiées avec des enzymes. La pile est insérée dans une plante vivante, un cactus par exemple. Une biopile implantée dans un cactus pouvait générer une puissance de 9 microW par cm2. Grâce à ces électrodes très sensibles à l'O2 et au glucose implantées dans le cactus, les chercheurs ont réussi à suivre l'évolution de la photosynthèse in vivo et en temps réel. Ils ont ainsi pu observer l'augmentation du courant électrique lorsqu'une lampe est allumée et une diminution lorsque celle-ci est éteinte. Par ces expériences, les chercheurs ont réussi à observer, pour la première fois, l'évolution du glucose en temps réel lors de la photosynthèse. Cette méthode pourrait offrir de nouvelles pistes dans la compréhension des mécanismes de la photosynthèse. D'autre part, les chercheurs ont montré qu'une biopile implantée dans un cactus pouvait générer une puissance de 9 microW par cm2.Le rendement étant proportionnel à l'intensité de l'éclairage, une illumination plus intense accélère la production de glucose et d'O2 (photosynthèse), il y a donc plus de combustible pour faire fonctionner la biopile. Dans un avenir lointain, ce dispositif pourrait éventuellement offrir une nouvelle stratégie pour transformer l'énergie solaire en énergie électrique d'une façon écologique et renouvelable Au-delà de ce résultat, l'objectif initial de ces travaux est la mise au point d'une biopile pour des applications médicales. Elle fonctionnerait alors sous la peau de façon autonome (in vivo) en puisant l'énergie chimique du couple oxygène-glucose naturellement présent dans les fluides physiologiques. Elle pourrait ainsi alimenter des dispositifs médicaux implantés, tels que, par exemple, des capteurs autonomes sous-cutanés mesurant le taux de glucose chez les patients diabétiques. Dans l'Antiquité, Aristote pensait que le sol fournissait aux plantes les éléments dont elles ont besoin. Au XVIIe siècle, Jan Baptist van Helmont démontre qu'un saule planté en bac a pris 77 kg en 5 ans alors que la terre contenue dans le bac a diminué de 57 g ; il attribue la différence à l'eau. Au XVIIIe siècle, plusieurs scientifiques mettent en évidence les notions de respiration et de production d'oxygène par les plantes et l'importance de la lumière dans ce phénomène: Stephen Hales estime que l'air et la lumière contribuent à la croissance des plantes, Joseph Priestley met en évidence le rejet d'oxygène; Jan Ingen-Housz, médecin et botaniste hollandais, établit le rôle de la lumière dans la production d'oxygène par les plantes; Jean Senebier, un pasteur suisse, à partir des travaux d'Antoine Lavoisier sur la composition de l'air, comprend que les plantes consomment du dioxyde de carbone et rejettent du dioxygène. Au XIXe siècle, Nicolas de Saussure démontre la consommation d'eau lors de la photosynthèse. La chlorophylle est isolée par des chimistes français en 1817, Pierre Joseph Pelletier et Joseph Bienaimé Caventou. Au milieu du XIXe siècle les grandes lignes du mécanisme sont comprises, transformation de l'énergie lumineuse, consommation d'eau et de dioxyde de carbone, production d'amidon et rejet de dioxygène. C'est au XXe siècle que l'explication plus détaillée du processus est établie: la description de la structure chimique de la chlorophylle puis la découverte de l'existence des types a et b sont faites. Robert Emerson établit en 1932 que 2500 molécules de chlorophylle sont nécessaires pour émettre 1 molécule d'O2. Dans les années 1930, les travaux de Robert Hill permettent d'y voir plus clair. La photosynthèse est présentée comme une réaction d'oxydo-réduction au cours de laquelle le carbone passe d'une forme oxydée à une forme réduite (CO2 → HCHO); et l'oxygène d'une forme réduite à une forme oxydée (H2O → O2).
