Un mécanisme d'autoprotection dans la photosynthèse des plantes
Par Benje le vendredi, novembre 30 2007, 23:39 - Nouvelles Scientifiques - Lien permanent
Nouvelle d'origine sur techno-science.net
Source: CEA
Si les plantes ont besoin de lumière pour réaliser la photosynthèse indispensable à leur survie, comment se protègent-elles d'un excès de lumière ? Cette question est à l'origine des travaux menés par une équipe mixte CEA-CNRS de l'Institut de biologie et de technologies de Saclay (iBiTec-S), en collaboration avec plusieurs équipes de recherche d'universités de Grande-Bretagne et des Pays-Bas. Ces recherches, dont les développements intéressent le domaine des nouvelles énergies solaires ou de l'optoélectronique, font l'objet d'une publication dans la revue Nature.
La photosynthèse a lieu dans un élément constitutif de la cellule: le chloroplaste. Dans la membrane du chloroplaste se trouvent des protéines qui collectent l'énergie lumineuse et permettent son transit vers les photosystèmes où elle est transformée en énergie chimique. Dans des conditions de stress (froid, temps sec), le niveau d'énergie lumineuse capturée est trop élevé et peut générer une quantité importante de radicaux libres, toxiques pour la plante. Or, il existe des mécanismes protégeant la plante face à ce stress.
Les recherches de l'équipe de l'iBiTec-S démontrent que dans ces conditions de forte intensité lumineuse, les protéines collectrices d'énergie lumineuse peuvent se transformer en "photoprotecteurs" de la plante, devenant ainsi des protéines qui dissipent l'énergie lumineuse excédentaire. Deux états de cette protéine ont ainsi été mis en évidence: un état dans lequel la protéine capture l'énergie et la stocke, et un état dans lequel elle la transforme en chaleur. Cette propriété avait été démontrée in vitro, en étudiant des protéines extraites des plantes et avait fait l'objet d'une première publication dans Nature en 2005. Les résultats de cette seconde publication vont plus loin. Le phénomène a en effet été observé in vivo, directement sur des feuilles de plantes de l'espèce Arabidopsis thaliana exposées à des intensités lumineuses différentes. Ces nouvelles données, associées à des mesures par spectroscopie ultrarapide ont permis également de déterminer la nature chimique des molécules photoprotectrices. Il s'agit de pigments carotènes, les lutéines.
La découverte de ces mécanismes moléculaires pourrait déboucher sur des applications dans le domaine de la recherche en agronomie, mais également pour le développement de nouvelles technologies utilisant l'énergie solaire, ainsi que pour la recherche en optoélectronique. En effet, ces protéines se comporteraient comme des "nano-interrupteurs", capables de transférer ou non, de l'énergie selon les conditions extérieures.
Si les plantes ont besoin de lumière pour réaliser la photosynthèse indispensable à leur survie, comment se protègent-elles d'un excès de lumière ? Cette question est à l'origine des travaux menés par une équipe mixte CEA-CNRS de l'Institut de biologie et de technologies de Saclay (iBiTec-S), en collaboration avec plusieurs équipes de recherche d'universités de Grande-Bretagne et des Pays-Bas. Ces recherches, dont les développements intéressent le domaine des nouvelles énergies solaires ou de l'optoélectronique, font l'objet d'une publication dans la revue Nature.
La photosynthèse a lieu dans un élément constitutif de la cellule: le chloroplaste. Dans la membrane du chloroplaste se trouvent des protéines qui collectent l'énergie lumineuse et permettent son transit vers les photosystèmes où elle est transformée en énergie chimique. Dans des conditions de stress (froid, temps sec), le niveau d'énergie lumineuse capturée est trop élevé et peut générer une quantité importante de radicaux libres, toxiques pour la plante. Or, il existe des mécanismes protégeant la plante face à ce stress.
Les recherches de l'équipe de l'iBiTec-S démontrent que dans ces conditions de forte intensité lumineuse, les protéines collectrices d'énergie lumineuse peuvent se transformer en "photoprotecteurs" de la plante, devenant ainsi des protéines qui dissipent l'énergie lumineuse excédentaire. Deux états de cette protéine ont ainsi été mis en évidence: un état dans lequel la protéine capture l'énergie et la stocke, et un état dans lequel elle la transforme en chaleur. Cette propriété avait été démontrée in vitro, en étudiant des protéines extraites des plantes et avait fait l'objet d'une première publication dans Nature en 2005. Les résultats de cette seconde publication vont plus loin. Le phénomène a en effet été observé in vivo, directement sur des feuilles de plantes de l'espèce Arabidopsis thaliana exposées à des intensités lumineuses différentes. Ces nouvelles données, associées à des mesures par spectroscopie ultrarapide ont permis également de déterminer la nature chimique des molécules photoprotectrices. Il s'agit de pigments carotènes, les lutéines.
La découverte de ces mécanismes moléculaires pourrait déboucher sur des applications dans le domaine de la recherche en agronomie, mais également pour le développement de nouvelles technologies utilisant l'énergie solaire, ainsi que pour la recherche en optoélectronique. En effet, ces protéines se comporteraient comme des "nano-interrupteurs", capables de transférer ou non, de l'énergie selon les conditions extérieures.