Si les plantes ont besoin de lumière pour réaliser la photosynthèse indispensable à leur survie, comment se protègent-elles d'un
excès de lumière ? Cette question est à l'origine des travaux menés par une équipe mixte CEA-CNRS de l'Institut de biologie et de technologies de Saclay (iBiTec-S), en collaboration avec plusieurs équipes de recherche d'universités de Grande-Bretagne et des
Pays-Bas. Ces recherches, dont les développements intéressent le domaine des nouvelles énergies solaires ou de l'opto-électronique, font l'objet d'une publication dans la revue Nature.
La photosynthèse a lieu dans le chloroplaste, un organite subcellulaire. Dans la membrane du chloroplaste, des protéines collectent l'énergie lumineuse et permettent sa transduction vers les
photosystèmes où elle est transformée en énergie chimique. Dans des conditions de stress (froid, temps sec), la quantité d'énergie lumineuse capturée est trop élevée et peut générer une quantité
importante de radicaux libres, toxiques pour la plante. Or, il existe des mécanismes protégeant la plante face à ce stress.
Les recherches de l'équipe de l'iBiTec-S démontrent que dans ces conditions de forte intensité lumineuse, les protéines collectrices d'énergie lumineuse peuvent se transformer en
«photoprotecteurs» de la plante, qui dissipent l'énergie lumineuse excédentaire. Deux états de cette protéine ont ainsi été mis en évidence : un
état dans lequel la protéine capture l'énergie et la stocke, et un état dans lequel elle la transforme en chaleur. Cette propriété, démontrée in
vitro sur des protéines végétales, avait fait l'objet d'une première publication dans Nature en 2005. Cette fois, c'est in vivo que
le phénomène a été observé, directement sur des feuilles de plantes de l'espèce Arabidopsis thaliana exposées à des intensités lumineuses
différentes. Ces nouvelles données, associées à des mesures en spectroscopie ultrarapide ont permis également d'identifier chimiquement ces molécules photoprotectrices à des pigments carotènes,
les lutéines.
La découverte de ces mécanismes moléculaires pourrait déboucher sur des applications dans le domaine de la recherche en agronomie, le développement de nouvelles technologies utilisant l'énergie
solaire et profiter à la recherche en opto-électronique : elles se comporteraient en effet comme des nano-interrupteurs, capables de transférer ou non de l'énergie, selon les conditions
extérieures.
Source : cea.fr