L'équipe étudie les relations structure/fonction dans le Photosystème II.
Responsable
Alain BOUSSAC
01 69 08 72 06
alain.boussac@cea.fr
La photosynthèse
La photosynthèse est l'apport d'énergie principal dans le cycle thermodynamique de la biosphère en étant à l’origine de la plus grande partie de la biomasse. Il s’agit donc d’un processus fondamental du monde vivant. Par ailleurs, la compréhension de toutes les étapes du processus photosynthétique de la protéine à la cellule puis à l’organisme entier est capitale pour répondre aux problèmes liés aux changements environnementaux par la mise au point de systèmes artificiels bio-inspirés performants dans la production d’énergie non carbonée. Ingénieurs et scientifiques sont confrontés au défi qui consiste à produire des carburants en utilisant l’énergie solaire, l’eau et le CO2. Pourtant, la nature réalise ce processus depuis plus de deux milliards d’années en utilisant l’énergie solaire pour extraire les protons et électrons de l’eau tout en générant l’oxygène (nécessaire à la fois comme comburant dans les processus énergétiques cellulaires et comme source pour constituer la couche d’ozone protectrice contre les rayonnements UV du soleil) et en piégeant le dioxyde de carbone (sucres par exemple). Au cours des dernières années des progrès importants ont été réalisés dans le domaine de la photosynthèse artificielle des étapes photochimiques initiales aux processus de réduction des protons impliqués dans la production de H2. Malgré tout, l’oxydation de l’eau, la source quasi gratuite d’électrons, et effectuée par le Photosystème II (PSII) dans la nature, reste l’étape la plus difficile à réaliser. Malgré les progrès liés à l’obtention récente d’une structure du PSII avec une résolution de 1.9 Å le mécanisme d’oxydation de l’eau par l’enzyme est loin d’être résolu.
Le mécanisme réactionnel d'oxydation de l'eau
Le projet de l’équipe consiste à caractériser et comprendre l’étape du mécanisme réactionnel dans laquelle l’eau est oxydée. Le projet implique des approches biologiques, spectroscopiques (principalement la Résonance Paramagnétique Electronique) et thermodynamiques. Globalement, il s’agit d’associer l’enzymologie et la spectroscopie et la production d’enzymes modifiées soit par mutagénèse dirigée soit par voie biosynthétique ou biochimique. Le projet met aussi en œuvre des collaborations avec plusieurs laboratoires, dont certains étrangers, parmi les meilleurs de leur domaine. Le but ultime est de contribuer significativement au domaine des bioénergies.
Les recherches de l’équipe portent sur plusieurs sous-thèmes dont 1) Efficacité de la conversion d’énergie et mécanisme d’oxydation de l’eau par le Photosystème II et 2) Relations entre paramètres environnementaux, structure et propriétés du PSII et propriétés cellulaires.
