En décryptant finement tous les mécanismes de la photosynthèse, les chercheurs espèrent apporter des solutions aux défis climatiques et de la transition énergétique auxquels nous sommes confrontés. Ils travaillent à concevoir des systèmes de photosynthèse artificielle bioinspirée de plus en plus efficaces pour faire de la chimie verte ou encore produire de l’hydrogène et des biocarburants. 

Bien que les cyanobactéries, les algues et les plantes ne réalisent pas la photosynthèse de la même façon, leurs appareils photosynthétiques comprennent tous deux photosystèmes (les complexes protéiques PSI et PSII) qui fonctionnent en série, chacun d’eux capturant la lumière pour faire une réaction photochimique. Le photosystème II, le premier des deux centres à intervenir dans la photosynthèse, est un système très oxydant. Le photosystème I produit à l’inverse des électrons à fort pouvoir réducteur. L’un des composés réduits par le PSI est l’oxygène qui se transforme en anion superoxide, une espèce réactive de l’oxygène (ROS) fortement délétère pour l’appareil photosynthétique, particulièrement pour le PSII (photoinhibition). Malgré l’existence de mécanismes de protection, une quantité non négligeable de ROS est toujours générée et joue d’ailleurs un rôle physiologique important dans l’adaptation des plantes à certains changements de l’environnement. Quels sont les facteurs qui favorisent ou défavorisent la réduction de l’oxygène ?

Chez Arabidopsis thaliana, une plante modèle couramment utilisée en laboratoire pour laquelle il existe deux isoformes de la sous-unité PsaE[1] (PsaE1 et PsaE2) du PSI, les feuilles de cultures en jours courts (8 h de lumière) génèrent plus de ROS que les feuilles de cultures en jours longs (16 h de lumière). Dans un article publié dans BBA-Bioenergetics, des chercheurs du laboratoire « Mécanismes fondamentaux de la bioénergie » (I2BC) ont déterminé si les deux isoformes de PsaE avaient des fonctions différentes ou redondantes dans la réduction de l’O2. Pour cela, ils ont comparé plusieurs paramètres entre deux mutants diminuant la quantité de PsaE1 ou celle de PsaE2. Ils ont d’abord regardé la capacité de ces deux mutants à réduire l'O2. Dans des conditions de jours courts, la réduction de l’oxygène est diminuée en l’absence de PsaE2 par rapport à celle d’une plante sauvage ou en l’absence de PsaE1 et devient équivalente à la réduction de l’oxygène en jours longs. Les chercheurs montrent que, dans des conditions de jours courts, la réduction d'O2 plus élevée en l’absence de PsaE1 protège le photosystème II contre la photoinhibition. En revanche, dans des conditions de jour long, la présence de PsaE1 est clairement bénéfique pour le transport des électrons photosynthétiques et pour la stabilité de l'appareil photosynthétique dans des conditions photo-inhibitrices. Les auteurs concluent que les deux isoformes de PsaE ont des fonctions distinctes et proposent que la réduction de l'O2 au niveau du photosystème I soit bénéfique pour la plante dans certaines conditions environnementales.

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