La production d’oxygène (O2) par les plantes bientôt élucidée ?

Structure du photosystème II.

Les sphères bleues étant des molécules d’eau, en violet les 4 ions manganèse, le calcium en vert et les ponts d’oxygène en rouge. Le "nuage" bleu représente la densité d’électrons et les barres bleues les chaines protéiques qui maintiennent le complexe catalytique. (Credit : Umeå University)

Les végétaux jouent un rôle primordial dans le maintien de la vie sur Terre. En effet, grâce à la photosynthèse, ils consomment le CO2 présent dans l’atmosphère pour créer de la matière organique (biomasse) végétale et relâcher de l’oxygène, en utilisant seulement la lumière du Soleil et de l’eau. L’oxydation de l’eau a lieu au sein d’un complexe enzymatique appelé « photosystème II ». Mieux comprendre la photosynthèse permettrait de développer de nouvelles technologies plus performantes pour la création de biomasse utilisable par l’Homme.

Un consortium de recherche regroupant des équipes de chercheurs des universités d’Uppsala et d’Umeå en Suède, et de Berlin, Stanford et Berkeley, a trouvé un moyen de visualiser le fonctionnement du photosystème II à l’aide d’un laser à rayons X. Ce travail, issue d’une collaboration de 5 ans, vient d’être publié dans le magazine Nature, en date du 21 Novembre 2016.

L’article présente tout d’abord une nouvelle façon de synthétiser le complexe photosystème II. Une fois déposés sur un système type « tapis roulant », ces complexes synthétiques ont été bombardés de lumière verte pour déclencher le cycle d’oxydation de l’eau. En même temps, ces photosystèmes II sont « photographiés » en utilisant des impulsions à rayons X ultra rapides (10^-15 s) du laser d’électrons libres XFEL à Hambourg, ce qui a permis aux chercheurs d’observer les changements de structure de la protéine entre chaque étape du cycle de production de l’oxygène, tout particulièrement lorsque la liaison entre deux atomes d’oxygène se forme, ce qui était jusque-là méconnu.

Ces nouvelles informations structurelles permettront aux chercheurs d’oxyder artificiellement de l’eau, et donc de produire directement de la biomasse et de l’oxygène, d’une façon peut-être plus efficace, ou en tout cas à plus grande échelle, que ce que font les plantes.

En savoir plus : Young, I. et al : Structure of photosystem II and substrate binding at room temperature. Nature (2016). Doi : 10.1038/nature20161 www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature20161.htm

Source : « Mystery of how plants produce oxygen soon solved », communiqué de presse de l’Université de Umeå 21/11/2016 http://www.teknat.umu.se/ViewPage.action?siteNodeId=4418&languageId=1&contentId=276317

Rédacteur : Clément Brousse, clement.brousse[at]diplomatie.gouv.fr