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Une nouvelle étude lève le voile sur la photosynthèse

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Un groupe de scientifiques des Pays-Bas, de Grande-Bretagne et des États-Unis a découvert comment les composantes de la photosynthèse s'assemblent au sein de la membrane cellulaire, un processus bien plus complexe qu'on ne l'imaginait.

Crédits : CORDIS

La photosynthèse est la réaction qui permet aux végétaux et aux bactéries de capter la lumière du soleil pour la convertir en énergie chimique en transformant le dioxyde de carbone et l'eau en hydrates de carbone et en oxygène.

"La photosynthèse est la réaction chimique la plus importante sur Terre et il est passionnant de voir pour la première fois comment la nature a résolu le problème liés à la collecte et à l'utilisation de l'énergie solaire", a déclaré l'un des participants au projet, le professeur Neil Hunter de l'université de Sheffield, en Grande-Bretagne.

Bien que les scientifiques connaissaient déjà depuis un certain temps les composantes associées à la photosynthèse ainsi que leur structure, c'est la première fois que l'on parvient à déterminer comment elles s'assemblent et fonctionnent comme un véritable système.

Le professeur Hunter a expliqué comment l'équipe chargée du projet avait utilisé le microscope à force atomique, qui "sent" la forme des molécules et les convertit ensuite en images pour illustrer le système au sein d'une membrane cellulaire. "Nous avons découvert comment la nature capte la lumière pour le processus de photosynthèse", a-t-il déclaré.

"Nous savons déjà que durant la photosynthèse, la lumière est captée par une antenne composée de deux complexes collecteurs de lumière LH - light harvesting - LH1 et LH2 - et est ensuite transmise à un centre réactionnel, où elle est convertie en énergie chimique. C'étaient cependant de véritables pièces de puzzle et nous devions encore les assembler", a déclaré le professeur Hunter.

Les recherches ont révélé comment les groupes de complexes LH2 captent la lumière et se la transmettent ensuite entre eux jusqu'à ce que la lumière traverse un complexe LH2 en contact avec l'un des complexes LH1, plus grands. L'énergie circule alors autour du complexe LH1 ou passe à un autre LH1 avant d'être transmise au centre réactionnel.

"Nous avons découvert que la structure des complexes LH2 a une forme d'antenne, et lorsque la lumière se fait rare, ils coopèrent en s'assemblant, ce qui leur permet d'exploiter au mieux le peu de lumière disponible", a expliqué le professeur Hunter. Chaque complexe LH1 est relié à son propre centre réactionnel, et l'équipe pense que si un LH1 capte de la lumière alors que son centre réactionnel est "occupé", il continuera à passer l'énergie aux complexes LH1 voisins, jusqu'à ce qu'ils trouvent un centre réactionnel libre.

"Nous espérons pouvoir continuer à analyser cette théorie, mais ces deux systèmes servent selon nous à maximiser l'efficacité de la photosynthèse. Le processus de collecte de l'énergie lumineuse est à plus de 95 pour cent efficace, ce qui est un taux incroyable", a déclaré le professeur Hunter.

Selon le professeur Hunter, ces nouvelles connaissances nous aident non seulement à mieux comprendre la photosynthèse, mais a également des implications pour la science moléculaire: "En observant le monde à l'échelle moléculaire, les scientifiques peuvent en apprendre beaucoup sur un nombre incroyable de systèmes et processus biologiques."

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