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Une stratégie des plantes au service d’une meilleure technologie énergétique.

Une étude publiée dans PNAS révèle les principaux paramètres régissant un processus fondamental pour le transfert d’énergie dans les plantes lors de la photosynthèse. Ces résultats vont contribuer au développement de voies de synthèses biomimétiques de biocarburants plus stables ?

La collecte, le transfert et le stockage d’énergie pendant les premières étapes de la photosynthèse demeurent l’une des merveilles du monde vivant, et une nouvelle étude a identifié des mécanismes durant ce processus qui pourraient améliorer l’efficacité énergétique des nouvelles technologies solaire.

Lors de la photosynthèse, les plantes utilisent la lumière du soleil pour convertir le dioxyde de carbone et l’eau en sucres et en oxygène. Il s’agit d’une série de réactions très complexes, que les chercheurs essaient de plus en plus d’imiter afin de concevoir de nouvelles voies de synthèse de biocarburants par l’énergie du Soleil.
L’un des éléments les plus intéressants de la photosynthèse, d’après les scientifiques, est l’antenne photosynthétique. Il s’agit d’un dispositif moléculaire de récolte de la lumière qui déclenche le passage rapide des électrons de l’eau vers le dioxyde de carbone. Mais pour que les antennes photosynthétiques fonctionnent bien, la protection par des pigments chimiques sophistiqués appelés caroténoïdes est nécessaire.

Dans une nouvelle étude publiée dans Proceedings of the National Academy of Science, les chercheurs de l’I2BC et de quatre autres instituts (Université de Yale, Arizona State University, Argonne National Lab et Institut pour le calcul à haute performance de Singapour) ont identifié comment fonctionnent ces pigments responsables de la protection des antennes photosynthétiques.

« De la même façon que les peintures sont blanchies par la lumière, les matériaux pour la photo-conversion souffrent de processus de dégradation. La nature a développé des systèmes utilisant des caroténoïdes qui absorbent l’excès d’énergie et protègent les antennes des réactions de décomposition. Ainsi, dans notre étude, nous avons révélé les paramètres et les mécanismes régissant un processus fondamental pour la photoprotection, les transferts d’énergie vers des molécules capables de piéger rapidement l’énergie non désirée », explique Bruno Robert (Laboratoire Bioenergétique Membranaire et Stress), auteur principal de l’étude publiée dans PNAS. Dans les plantes, ces transferts sont mille fois plus rapides que chez les organismes anaérobes. En prenant en compte la structure des molécules impliquées, ainsi que la présence des acides aminés autour de ces molécules, les auteurs ont pu modéliser ces différences de cinétique, et donc comprendre en détail les paramètres à l’origine de l’efficacité de ces transferts. En particulier, ils ont pu montrer qu’une configuration particulière des caroténoïdes permettait un bien meilleur transfert depuis les chlorophylles.


La compréhension de ce processus et la caractérisation d’ « empreintes digitales » pour identifier les pigments spécifiques impliqués, est essentielle pour concevoir des systèmes d’exploitation de l’énergie solaire photoprotégés par des molécules annexes, et donc plus stables dans le temps.

Reference :
Junming Ho, Elizabeth Kish, Dalvin D. Méndez-Hernández, Katherine WongCarter, Smitha Pillai, Gerdenis Kodis, Jens Niklas, Oleg G. Poluektov, Devens Gust, Thomas A. Moore, Ana L. Moore, Victor S. Batista, and Bruno Robert. Triplet–triplet energy transfer in artificial and natural photosynthetic antennas. PNAS 2017 ; published ahead of print June 26, 2017, doi : 10.1073/pnas.1614857114

par Muriel Decraene, webmaster - publié le , mis à jour le