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Structure et fonctionnement des photosystèmes

Publié le 15 juin 2016
​​Stefano Caffarri, Rainer Hienerwadel, Colette Jungas, Aurelie Crepin (PhD)

 

​Une particularité des organismes photosynthétiques réside dans leur capacité à utiliser l'énergie solaire pour produire des composés organiques complexes à partir des molécules inorganiques simples. En particulier, le Photosystème II et le Photosystème I sont des enzymes importantes au niveau desquelles l'absorption de la lumière et les premières étapes de sa conversion en énergie chimique ont lieu. En raison de la nature sessile des plantes, leur appareil photosynthétique doit s'adapter de façon efficace à des changements environnementaux rapides comme les fluctuations et la qualité de la lumière incidente. Nous développons une approche pluridisciplinaire dans les domaines de la biochimie, biologie moléculaire et des méthodes spectroscopiques statiques et cinétiques pour mieux comprendre les structures particulières et la fonction de ces photosystèmes. Notre objectif également est de préciser les adaptations structurales et les mécanismes de défense lors de conditions de stress comme la très forte lumière. Pour cela nous utilisons les différents modèles d'organismes photosynthétiques présents au laboratoire (Arabidopsis, Chlamydomonas, Physcomitrella et bacteries photosynthétiques).



 

Nos axes de recherche

  • Structure et organisation des photosystèmes de plantes : Purification et analyse structurale du centre réactionnel, des cores complexes et supercomplexes des photosystèmes I et II.
  • Transfert d'électron et de protons dans le photosystème II : techniques de spectroscopie IRTF différentielle induite par la lumière ou par électrochimie et de spectroscopie UV-VIS résolue en temps (nanoseconde).
  • Photoprotection des photosystèmes : régulation de transitions d'état ; rôle de la protéine PsbS ; rôle photoprotecteur des caroténoïdes dans les photosystèmes et dans les systèmes antennaires isolés.

Purification du Photosystème II par ultracentrifugation de membranes solubilisées sur un gradient de saccharose. Les supercomplexes du Photosystème II avec une taille différente du système antennaire migrent à des positions différentes et ils ont été visualisés par des techniques de microscopie électronique - Crédit : Stefano CAFFARRI/ AMU
 


Modèles des structures des supercomplexes du Photosystème II et du Photosystème I vus du côté latéral et lumenal. Des sous-unités clés du core du PSII (D1, D2, CP47 et CP43) et ses complexes du système antennaire (LHCII, CP24, CP26 and CP29), et des sous-unités du PSI (PsaA-B-C-D-E-G-H-K) et son système antennaire (Lhca1-4 et LHCII) sont indiqués. La position de la plupart des chlorophylles et des caroténoïdes est indiquée (pour les détails, regarder Caffarri et al. Curr. Protein Pept. Sci., 2014) - Crédit : Stefano CAFFARRI/ AMU