Comment les végétaux gèrent le trop-plein d'énergie solaire
Publié par Adrien le 07/12/2016 à 00:00
Source: UNIGE - Université de Genève
La photosynthèse, c'est-à-dire la conversion d'énergie lumineuse en énergie chimique par les plantes, est essentielle à la vie sur terre. Un excès de lumière s'avère toutefois néfaste pour les complexes de protéines responsables de ce processus. Des chercheurs de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) de Genève (UNIGE) ont découvert comment Chlamydomonas reinhardtii, une algue (Les algues sont des êtres vivants capables de photosynthèse dont le cycle de vie se déroule généralement en milieu aquatique. Elles constituent une part très importante de la...) unicellulaire mobile, active la protection de sa machinerie photosynthétique. Leur étude, publiée dans la revue PNAS, indique que les récepteurs (UVR8) qui détectent les rayons ultraviolets provoquent l'activation (Activation peut faire référence à :) d'une valve de sécurité qui permet de dissiper sous forme de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) l'excès d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.). Un second rôle protecteur est ainsi attribué à ces récepteurs, dont l'équipe genevoise avait déjà montré la capacité à induire la production d'une "crème solaire (Une crème solaire est une crème ou une lotion dont le but est de protéger la peau de certains effets nuisibles dus aux rayonnements ultraviolets du soleil. Elle constitue un des...)" anti-UV.

Grâce à la photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et σύνθεσις sýnthesis,...), l'énergie du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est...) est convertie par les végétaux en énergie chimique afin de produire des sucres pour se nourrir. La première étape de ce processus, qui se déroule dans des compartiments cellulaires nommés chloroplastes, consiste à capturer des photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent, cette...) de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de...) grâce à la chlorophylle. Si la lumière est essentielle aux plantes, un excès de soleil pourrait endommager leur machinerie photosynthétique, ce qui affecterait leur croissance et leur productivité. Pour se protéger, les plantes activent alors un mécanisme de protection lorsque la lumière est trop abondante, qui fait appel à une série de protéines capables de convertir l'excès d'énergie en chaleur afin qu'elle se dissipe.

Produire des protéines qui détournent l'énergie

"Ce sont les rayons ultraviolets de type B qui sont susceptibles de causer le plus de dégâts à l'appareil photosynthétique, et nous avons voulu savoir s'ils jouaient un rôle de déclencheur (En programmation procédurale, un déclencheur (trigger en anglais) est un dispositif logiciel qui provoque un traitement particulier en fonction...) du mécanisme de protection et, le cas échéant, lequel", expliquent Michel Goldschmidt-Clermont et Roman Ulm, professeurs au Département de botanique (La botanique est la science consacrée à l'étude des végétaux (du grec βοτάνιϰή; féminin du mot...) et biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire...) végétale de la Faculté des sciences de l'UNIGE. Ces travaux, menés en collaboration avec des chercheurs du Laboratoire de physiologie (La physiologie (du grec φύσις, phusis, la nature, et λόγος, logos, l'étude, la science) étudie le rôle, le...) cellulaire et végétale (CEA/CNRS/Université Grenoble Alpes/INRA) et de l'Université de Californie (L'université de Californie est une université américaine, fondée en 1868, dont le siège se trouve à Berkeley (Californie), comprenant dix campus situés dans l'État de Californie. Elle accueille...), ont été effectués chez Chlamydomonas reinhardtii, une algue mobile unicellulaire employée comme organisme modèle.

L'équipe de Roman Ulm avait découvert en 2011 l'existence d'un récepteur aux UV-B, baptisé UVR8, dont l'activation permet aux plantes de se défendre contre ces UV et d'élaborer leur propre "crème solaire" moléculaire. Les chercheurs découvrent aujourd'hui que, chez cette algue, ce récepteur déclenche un deuxième mécanisme de protection. "En effet, lorsqu'UVR8 détecte des UV-B, il active un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par les...) qui enclenche, au niveau du noyau cellulaire, la production de protéines , qui seront ensuite importées dans les chloroplastes. Une fois intégrées à l'appareil photosynthétique, elles contribuent à détourner l'énergie en excès, qui sera dissipée sous forme de chaleur grâce à des vibrations moléculaires", détaille Guillaume (Guillaume est un prénom masculin d'origine germanique. Le nom vient de Wille, volonté et Helm, heaume, casque, protection.) Allorent, premier auteur de l'article.

Chez les plantes terrestres, la perception des UV-B par ce récepteur est également importante pour la protection de la machinerie photosynthétique, mais le mécanisme n'a pas encore été élucidé. "Il est cependant crucial pour la productivité agricole et l'exploitation biotechnologique des processus photosynthétiques de mieux comprendre les mécanismes responsables de la photoprotection contre la lumière solaire et ses rayons UV-B", indique Michel Goldschmidt-Clermont. La recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques....) continue.
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