Depuis longtemps, les organismes photo-autotrophes captivent l'attention des chercheurs, car ils sont les points d'entrée du carbone dans le cycle de la vie et sont les principaux fixateurs de CO2 dans le monde vivant. Les chercheurs de l’Irig ont élaboré une approche innovante de la photo-physiologie à l'échelle unicellulaire et subcellulaire. En effet, il importe d’élucider les mécanismes d'optimisation de la photosynthèse au niveau de la cellule individuelle, car la lumière subit diverses transformations en pénétrant les différentes couches cellulaires et même les organes. De plus, à l'intérieur du tissu, les cellules peuvent réagir de manière différente en fonction de leur stade de développement ou de leur physiologie.
Les chercheurs de l’Irig, jouissant d'une reconnaissance internationale, ont amélioré l’évaluation de la photosynthèse en associant un microscope confocal avec des pulses saturants, pour atteindre les trois objectifs essentiels suivants :
- Examiner la spécialisation des activités photosynthétiques au sein des tissus en développement des plantes non vasculaires. Par exemple, chez la mousse
Physcomitrium patens, les capacités photosynthétiques à l’échelle du chloroplaste sont similaires dans les différents tissus végétatifs, les différences observables au niveau macroscopique n’étant donc dû qu’à la variation de densité de chloroplastes.
- Identifier une sous-population spécifique de cellules phytoplanctoniques impliquées dans la photosymbiose marine. Juste après l’installation de la symbiose les algues symbiotiques sont inactives photosynthétiquement, dans un état de quiescence. Après un temps d’adaptation elles arrivent à avoir une efficacité photosynthétique meilleure que les algues libres.
- Examiner le lien entre la pénétration de la lumière et les réponses de photoprotection à l'intérieur des différents tissus composant la structure anatomique d'une feuille de plante.
Cette méthode simple peut être adaptée à divers types d'échantillons, comme outil polyvalent pour les études sur l'acclimatation photosynthétique des plantes et des micro-algues, et par conséquent, pour la capture du CO
2.
Projet financé avec les soutiens de l’ERC Chloro-mito (grant n°833184) et du projet europeen H2020 GAIN4CROPS (grant n°862087).
Figure : Vue globale du dispositif de microscopie confocale avec sa lumière rouge permettant l’activation de la photosynthèse. A droite : différents types de résultats pouvant être obtenus. La visualisation de paramètres photosynthétiques directement sur l’image microscopique (Fmax et NPQ ; en haut), reconstruction 3D des cellules et analyse de leur capacité photosynthetique (au milieu), représentation des capacités de protections de la photosynthèse en fonction du temps et de la lumière (en bas). Credit CEA