Le manganèse est un métal essentiel pour la croissance des plantes. Il joue un rôle prépondérant dans le chloroplaste, au début de la chaîne photosynthétique, où il forme le cluster Mn4CaO5 qui catalyse l'oxydation de l'eau. Une carence en manganèse affecte la photosynthèse et en excès, il devient toxique. Sa concentration doit donc être régulée finement (homéostasie).
Des chercheurs du CEA-Joliot (I2BC) ont étudié les effets de variations de la teneur en manganèse chez la plante modèle Marchantia polymorpha dont la morphologie simple (absence de cuticule et système racinaire archaïque) permet une absorption rapide.
Pour cela, ils ont dosé le manganèse dans les thalles (appareil végétatif commun aux plantes sans feuille, tige, ni racine) et les chloroplastes, siège de la photosynthèse, et ont observé ces structures par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse, microscopie de fluorescence super-résolution in vivo et microscopie électronique à transmission.
Ils constatent :
- une grande capacité d'absorption du manganèse par la plante qui dépasse celle de certaines plantes hyper-accumulatrices,
- un changement dans la taille des chloroplastes,
- une désorganisation des membranes cellulaires à l'intérieur du chloroplaste (thylakoïdes) qui deviennent plus compactes,
- une dérégulation de la photosynthèse.
Comme une carence, un excès de manganèse désorganise la membrane des thylakoïdes et affecte le transport des électrons photosynthétiques.
De plus, ces travaux confirment que Marchantia polymorpha est un modèle intéressant pour l'étude de l'homéostasie des métaux par de nouvelles méthodes d'analyses.
Lire sur le site de l'Université Paris-Saclay.