​​Les recherches de l’institut en lien avec la transition énergétique concernent les mécanismes bioénergétiques mis en jeu par les organismes photosynthétiques, afin de les exploiter pour élaborer des procédés biotechnologiques ou bio-inspirés permettant de valoriser le CO2 et de produire des composés d’intérêt.

Au sein de l’institut, les équipes étudient les premières étapes de la photosynthèse, qui conduisent, d’une part, à l’oxydation de l’eau et, d’autre part, à la formation d’ATP et d’espèces chimiques, cofacteurs essentiels à la fixation du CO₂ pour former des biomolécules carbonées riches en énergie. Les équipes se concentrent sur :

• la cascade de transferts d’énergie d’excitation mettant en œuvre des états excités et/ou chargés, qui permet la conversion primaire de l’énergie lumineuse conduisant, suite à l’absorption du photon, à la séparation de charge primaire. La compréhension de l’ensemble de ces étapes et des mécanismes qui assurent un rendement quantique proche de l’unité au processus nécessite la description précise des états excités impliqués, ainsi que des mécanismes régissant ces transferts ;
• la cascade de transferts d’électrons, qui se produit dans les photosystèmes après la séparation de charge initiale, et qui conduit à l’oxydation de l’eau au niveau du photosystème II et à la production d’espèces chimiques à bas potentiel dans le photosystème I.

Les équipes étudient aussi la capacité des organismes photosynthétiques à modifier et adapter leurs métabolismes face aux contraintes de l’environnement, en particulier face aux stress oxydants et aux variations d’intensité lumineuse.

D’autres travaux concernent le développement de procédés pour la production de composés énergétiques ou valorisables. Les équipes élaborent :

• des procédés biotechnologiques, en explorant les voies de production de biomolécules riches en énergie telles que les terpènes ;
• des procédés de chimie bio-inspirée de deux types : électro-catalyse et photo-catalyse. Pour les premiers, la nature fournit un grand nombre d’enzymes, qui peuvent être source d’inspiration pour l’élaboration de catalyseurs, dont ceux permettant la fermeture du cycle du carbone anthropique. Les seconds visent à utiliser l’énergie lumineuse pour la production de produits d’intérêt, en mimant le processus photosynthétique.