​La photosynthèse commence par l’absorption de l’énergie lumineuse par les pigments chlorophylles des antennes collectrices de la lumière (LHC- Light Harvesting Complexes, composés de protéines et de pigments chlorophylles et caroténoïdes). Cette absorption crée une énergie d’excitation (passage d’un état électronique fondamental à un état excité de la chlorophylle collectrice), énergie qui est transférée de proche en proche, d’une chlorophylle à une autre, jusqu’au centre réactionnel de la photosynthèse où elle est convertie en énergie de potentiel chimique (par séparation de charge). Ce processus de conversion de l’énergie est extrêmement efficace. Tellement efficace, qu’il peut provoquer une surexcitation du système potentiellement délétère. La plante met en place des mécanismes pour s’en prémunir : de l’échelle macroscopique, par le mouvement de ses feuilles, à l’échelle moléculaire, par un mécanisme qui permet la dissipation de l’énergie sous forme de chaleur. Ce dernier mécanisme, multifactoriel, est appelé extinction non photochimique de la fluorescence de la chlorophylle (non photochemical quenching).

Que ce soit in vivo ou in vitro, l’équipe Bioénergétique Membranaire et stress (département I2BC), dirigée par Bruno Robert, a montré que ce quenching est lié à un réarrangement des protéines et pigments qui composent le LHC qui crée des « pièges » à énergie. Les pigments chlorophylles excités transfèrent leur énergie à des pigments caroténoïdes qui la dissipent immédiatement sous forme de chaleur. Dans le cas du LHCII, la principale antenne collectrice des plantes supérieures, des expériences de spectroscopie in vitro menées sur le complexe agrégé (en l’absence de détergent utilisé classiquement pour le solubiliser) établissent que ce transfert se fait entre la chlorophylle a et une lutéine (un caroténoïde). L'ampleur de l'extinction semble corrélée aux changements de conformation (torsion) affectant la lutéine et un autre caroténoïde, la néoxanthine.

Pour aller plus loin dans la description et la compréhension de ces modifications, l’équipe de Bruno Robert, a étudié la structure du LHCII dans différents environnements qui influencent ses propriétés électroniques. De manière remarquable, l’équipe a réussi à isoler pour la première fois un état de LHCII, obtenu en utilisant le détergent n-dodécyl-α-D-maltoside, et à caractériser les propriétés spectroscopiques de ses pigments. Leur étude, publiée dans JBC, montre que, dans cet état, sont présents tous les changements associés à l’extinction non photochimique (changements dans les interactions protéine-chlorophylle, torsion de la néoxanthine) à l’exception de la torsion de lutéine, alors qu’aucun quenching n’est associé à cet état. Cet état de LHCII serait en quelque sorte un état intermédiaire qui permettrait le passage d’un état « allumé », capable d’absorber et de convertir l’énergie lumineuse en énergie chimique, à un état « éteint » par l’extinction non photochimique. La torsion de la néoxanthine serait un indicateur de changements de conformation à grande échelle du LHCII qui précéderaient des changements à plus petite échelle directement à l’origine du quenching et revélés par la torsion de la lutéine. Cet intermédiaire LHCII non éteint, décrit ici pour la première fois, permet de mieux comprendre le mécanisme moléculaire de l'extinction.