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Les limites du vivant repoussées grâce à la découverte d’un nouveau type de photosynthèse

chlorophylle
Crédits : Pixabay / PixelAnarchy

Un type de chlorophylle découvert il y a quelques années repousse les limites de la photosynthèse et le rôle de ce nouveau pigment. La découverte change notre compréhension du mécanisme de base du vivant, et devrait nous amener à réécrire les manuels.

Pour fabriquer des blocs de construction de glucose, les organismes photosynthétiques comme les plantes et les cyanobactéries mélangent le dioxyde de carbone avec l’eau et utilisent la lumière du Soleil pour recombiner leurs atomes. Convertir des photons venant du Soleil en liaisons chimiques nécessite l’utilisation intelligente d’une protéine appelée chlorophylle-a, qui absorbe principalement les saveurs rouges de la lumière tout en reflétant les verts, les bleus et les violets. C’est ce qui donne aux plantes cette teinte verte omniprésente.

Nous avons tous vu d’autres couleurs de feuilles, mais il a longtemps été supposé que la partie rouge du spectre – environ 700 nanomètres – fixe une limite inférieure stricte sur la quantité d’énergie qu’il vaut la peine de collecter. Au-delà, des photosystèmes plus sensibles risqueraient d’être endommagés. La chlorophylle-a se retrouve dans presque tout ce qui produit la photosynthèse. Cette “limite rouge” est ainsi considérée comme universelle, pouvant même s’étendre aux organismes qui pousseraient – éventuellement – sur d’autres mondes. Ainsi la limite rouge est largement considérée comme un indicateur utile du potentiel de certains mondes à maintenir des organismes photosynthétiques.

Toutefois, cela a changé en 2013 quand une cyanobactérie nommée Acaryochloris marina s’est avérée posséder un autre type de chlorophylle marqué “d”, qui pouvait absorber des longueurs d’onde de 40 nanomètres plus longues que le type a. La découverte du type-d a été bientôt rejointe par celle de la chlorophylle-f, un pigment qui pourrait techniquement permettre à un organisme d’absorber des longueurs d’onde à plus de 760 nanomètres (proche de l’infrarouge). La chlorophylle-f représentait à peine 10 % des pigments collecteurs de lumière des photosystèmes dans lesquels elle se trouvait. On pensait donc qu’elle n’apportait pas grand-chose à l’organisme. Mais des expériences menées sur la cyanobactérie extrêmophile Chroococcidiopsis thermalis changent aujourd’hui la donne.

Cultivées dans des conditions de lumière normales, l’absorption et la fluorescence des cyanobactéries ne montrent rien de remarquable, mais une fois mise à l’ombre et nourrie seulement de lumière infrarouge, cette chlorophylle-f dévoile tout son potentiel. « La nouvelle forme de photosynthèse nous a amenés à repenser ce que nous pensions être possible », explique le chercheur principal Bill Rutherford, de l’Imperial College de Londres, qui publie ses résultats dans la revue Science. Ce nouveau processus pourrait aider à développer dans le futur des plantes plus résistantes, capables de mieux utiliser les conditions de lumière fluctuantes. Nous pourrions par exemple concevoir des algues et des bactéries produisant de l’oxygène pour aider à terraformer Mars.

« Cela pourrait ressembler à de la science-fiction, mais les agences spatiales et les entreprises privées du monde entier essaient activement de concrétiser cette aspiration dans un avenir proche », explique le chimiste Elmars Krausz, de l’Université nationale australienne. Ainsi, ce nouveau type de photosynthèse pourrait non seulement trouver des applications intéressantes pour la vie sur Terre, mais aussi pour la vie sur d’autres planètes.

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