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Capture de CO2 et biocarburants de 3eme génération

Le « booster » photosynthétique des microalgues percé à jour


​Une collaboration internationale, à laquelle ont participé des chercheurs du CEA, avec la Carnegie Institution de Stanford (États-Unis), vient de décrypter les mécanismes par lesquels les microalgues capturent le CO2 atmosphérique de manière extrêmement efficace. Les équipes de recherche dévoilent notamment des réseaux de production et de distribution de l’énergie photosynthétique au sein de la cellule algale impliqués dans la concentration du CO2, précédant sa fixation métabolique. Cette découverte qui permet de comprendre les bases fondamentales de la capture efficace du CO2, s’inscrit dans la recherche du développement d’une nouvelle forme d’énergie produite par les microalgues.

Publié le 28 avril 2022

​En milieu aquatique, où le CO2 ne diffuse que très lentement, les algues ont développé un mécanisme leur permettant d’accroître la concentration intracellulaire en CO2 au niveau d’une enzyme appelée Rubisco. Une fois concentré, le CO2 peut être « fixé » efficacement par la Rubisco, à travers des réactions biochimiques qui transforment le carbone « minéral » du CO2 atmosphérique en carbone « organique », sous forme de « sucres ».

Alors que la source d’énergie de la fixation du CO2 était bien connue, à savoir les photons du soleil captés par photosynthèse, il restait à élucider les processus fournissant l’énergie nécessaire au mécanisme de concentration du CO2, appelé aussi CCM (CO2 concentrating mechanism). Or l’accumulation proprement dite du CO2 ne peut se produire que si le CO2 est sous sa forme ionique (et hydratée), le bicarbonate.  Il est ensuite reconverti en CO2 par la Rubisco.

Ce sont les processus de production de l’énergie photosynthétique nécessaire à cette conversion qu’ont identifiés les chercheurs du Biam (CEA, CNRS, AMU), en utilisant comme modèle d’étude l'algue verte Chlamydomonas. Deux mécanismes de transfert d’électrons se combinent pour produire un gradient de protons qui participe à la conversion du bicarbonate en CO2 au niveau de la Rubisco. Cette voie fournit suffisamment d’énergie au CCM sans compromettre la fixation photosynthétique du CO2, elle aussi consommatrice d’énergie.

Ces recherches dévoilent un réseau complexe de distribution d’énergie jouant un rôle essentiel pour alimenter les autres composants du CCM, dont les transporteurs de bicarbonate. Cette découverte permet de comprendre les bases fondamentales de la capture efficace du CO2 par les algues et ouvre la voie au transfert d'un CCM fonctionnel chez les plantes cultivées afin d'améliorer leur productivité.

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