La photosynthèse fonctionne aussi dans l’infrarouge !

Publié le 2 Octobre 2018

Ces cyanobactéries sont capables d’adapter leur photosynthèse selon l’éclairage reçu. En jaune, les bactéries réalisant une photosynthèse en infrarouge, en magenta, celles réalisant une photosynthèse classique

Ces cyanobactéries sont capables d’adapter leur photosynthèse selon l’éclairage reçu. En jaune, les bactéries réalisant une photosynthèse en infrarouge, en magenta, celles réalisant une photosynthèse classique

Paru sur "pourlascience "le 10/7/2018


Jusqu'à présent, il était admis que la photosynthèse, le processus par lequel les plantes, les algues et les cyanobactéries convertissent l’énergie lumineuse en énergie chimique, n’était possible qu’avec la lumière visible. Mais des chercheurs de l’Imperial College de Londres viennent de montrer que des cyanobactéries sont capables d’effectuer un autre type de photosynthèse à partir d’un rayonnement infrarouge, une lumière non perceptible par l’homme.

La photosynthèse fait intervenir des centaines de molécules, organisées en unités – des photosystèmes – qui comportent chacune de la chlorophylle et d’autres pigments photosensibles qui captent l’énergie lumineuse. Ensuite se déroule une chaîne de transferts d’électrons, de molécules en molécules, du donneur primaire (une molécule de chlorophylle du centre réactionnel) à l’accepteur final. La théorie dominante était jusqu'à présent que le donneur primaire d’électron était obligatoirement la chlorophylle de type a, seul pigment connu capable de céder un électron lorsqu’il est éclairé avec un rayonnement rouge compris entre 680 et 700 nanomètres de longueur d’onde (le domaine visible allant de 400 à 700 nanomètres).

Un processus réversible

Mais Dennis Nürnberg et ses collègues ont montré que chez Chroococcidiopsis thermalis, une cyanobactérie très répandue sur Terre, la chlorophylle f, un autre pigment, peut jouer le rôle de donneur primaire lorsqu’il est soumis à un rayonnement de 750 nanomètres de longueur d’onde, dans l’infrarouge. Cette cyanobactérie est donc capable, lorsqu’elle ne reçoit plus assez de lumière visible, par exemple si elle est à l’ombre, de mettre en place une autre voie de photosynthèse dans l’infrarouge. Ce processus est réversible : si ces cyanobactéries sont à nouveau en plein soleil, elles reviennent à la photosynthèse classique.

 

Cette découverte est fondamentale pour la recherche de vie extraterrestre, car elle conduit à redéfinir la « limite rouge », l’énergie lumineuse minimale requise pour que la photosynthèse puisse se produire. Repousser la limite de longueur d’onde admise de 700 à 750 nanomètres revient à abaisser la limite rouge à une énergie inférieure. Or 70 % des étoiles de la Voie lactée sont des naines rouges, émettant essentiellement un rayonnement peu énergétique dans le rouge et l’infrarouge. Cette découverte invite donc à reconsidérer de nombreuses planètes en orbite autour de naines rouges, où la photosynthèse était jugée jusqu’à présent impossible.

Ces travaux entraînent également une révolution dans la compréhension d’un processus que l’on pensait bien connaître : la photosynthèse classique. Dans ce processus, chaque photosystème contient des centaines de molécules de chlorophylle a disposées d’une façon bien précise. L’étude des photosystèmes de C. thermalis montre que ce n'est pas le cas. En fait, les photosystèmes de cette cyanobactérie contiennent à la fois des molécules de chlorophylle a et f. Or les chlorophylles a et f absorbant des longueurs d’ondes différentes, elles sont facilement distinguables. Les chercheurs ont donc localisé facilement le donneur primaire chez cette cyanobactérie.

Ceux-ci ressemblent beaucoup aux photosystèmes classiques, à ceci près qu’ils contiennent à la fois des molécules de chlorophylle a et f. Or les chlorophylle a et f absorbant des longueurs d’ondes différentes, elles sont facilement distinguables. Les chercheurs ont donc localisé facilement le donneur primaire chez cette cyanobactérie.
Surprise, il ne s’agit pas d’une paire spéciale de molécules de chlorophylle au centre du photosystème… mais d’une simple molécule de chlorophylle juste à côté !
Il est très probable que le donneur primaire occupe la même place dans les photosystèmes classiques, et il en serait donc de même pour l’ensemble des organismes photosynthétiques. « Depuis des années, on pensait que cette molécule de chlorophylle était accessoire, alors que c’est elle qui initie toute la chaîne de transfert d’électrons ! », explique Bill Rutherford, auteur principal de l’étude. « C’est amusant que l’étude d’une petite cyanobactérie très commune puisse amener à réviser l’ensemble des manuels de biologie. »

Rédigé par ANAB

Publié dans #découverte nature

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M
Intéressant.
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R
merci Michel, oui, on en découvre tous les jours!