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Résultat scientifique | Physiologie végétale

Jours courts, jours longs : un rôle protecteur de la réduction de l’oxygène chez les plantes ?


Des chercheurs du laboratoire CEA-Joliot (I2BC) ont révélé dans une étude parue dans la revue BBA-Bioenergetics l’existence de processus différents en matière de réduction de l’oxygène lors de la photosynthèse chez la plante Arabidopsis thaliana.

Publié le 22 juin 2020
En décryptant finement tous les mécanismes de la photosynthèse, les chercheurs espèrent apporter des solutions aux défis climatiques et de la transition énergétique auxquels nous sommes confrontés. Ils travaillent à concevoir des systèmes de photosynthèse artificielle bioinspirée de plus en plus efficaces pour faire de la chimie verte ou encore produire de l’hydrogène et des biocarburants. 

Arabidopsis thaliana, comme toutes les espèces de plantes mais aussi de cyanobactéries et d’algues photosynthétiques, possède deux systèmes complexes de protéines impliquées dans la photosynthèse . Il s’agit des photosystèmes I et II (PSI et PSII), qui agissent de manière combinée pour adapter la plante à son environnement. Contrairement au PSII,  le PSI produit du stress oxydant à partir de l’oxygène en le transformant en ROS (espèces réactives de l’oxygène), délétères pour la photosynthèse. On parle de photoinhibition. Chez Arabidopsis thaliana, se trouvent deux sous-unités du PSI (PsaE1 et PsaE2) capables de transmettre des électrons produits par le PSI.

 Les scientifiques ont remarqué que davantage de ROS sont produits lors d’un éclairage de type “jour court” qu’en jours dit “longs” (8h par jour pour le premier cas, contre 16h pour le second). Ils ont donc étudié deux mutants de la plante, qui réduisent pour l’un la quantité de PsaE1 et pour l’autre la quantité de PsaE2. L’équipe montre dans son étude qu’en condition de jours courts (donc lorsque la quantité de ROS augmente), la plante est mieux protégée contre la photoinhibition si PsaE1 est déficitaire.

Lors des jours longs en revanche, les chercheurs ont remarqué l’importance de la présence de PsaE1 pour le transport des électrons et donc de l’équilibre du système photosynthétique. Ainsi, selon eux, les deux sous-unité du PSI jouent des rôles distincts dans la photosynthèse et une moindre réduction de l’oxygène au niveau du PS1 serait bénéfique pour la plante, sous certaines conditions.

La connaissance de tous les mécanismes liés à la photosynthèse pourrait permettre d’améliorer les techniques de photosynthèse artificielle, dans le cadre par exemple de la production de biocarburants.

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