Cellules végétales Cellules végétales à l’intérieur d’une feuille observées au microscope.
Un groupe de protéines dans les cellules végétales joue un rôle beaucoup plus important dans la régulation de la photosynthèse qu’on ne le pensait, selon une nouvelle recherche à l’Université de Copenhague. La recherche est une étape importante vers la compréhension complète de la régulation de la photosynthèse et l’augmentation de l’absorption de CO2 par les plantes au profit du climat.
Faits sur la photosynthèse
- La photosynthèse est l’un des processus biologiques les plus importants sur Terre, car elle produit la majeure partie de l’oxygène dans notre atmosphère, dont dépend presque toute la vie.
- La photosynthèse a lieu dans les plantes vertes, les algues et certaines bactéries, lorsque l’énergie solaire convertit le dioxyde de carbone et l’eau en oxygène et en matière organique sous forme de glucose.
- Le glucose est ensuite converti en nutriments et utilisé par les plantes elles-mêmes et les animaux
Source : Le Dogue Allemand
Imaginez pouvoir faire pousser des plantes qui pourraient absorber encore plus de CO2 de l’atmosphère terrestre et ainsi aider à résoudre les problèmes climatiques mondiaux. Les humains ont sélectionné, cultivé et optimisé des plantes pour augmenter la production alimentaire et assurer notre survie pendant des milliers d’années.
Mais la fonction la plus importante et la plus fondamentale de la vie sur Terre – la photosynthèse – n’a pas été pertinente en ce qui concerne la sélection ou la reproduction des plantes jusqu’à présent, une époque où les émissions de gaz à effet de serre provenant des activités humaines menacent notre planète. Avec les nouvelles technologies à portée de main, les scientifiques du monde entier s’efforcent désormais de comprendre les processus internes des plantes qui entraînent la photosynthèse.
Dans une nouvelle étude publiée dans la revue scientifique PNAS, des chercheurs du Département des sciences végétales et environnementales de l’Université de Copenhague viennent de découvrir qu’un groupe de protéines dans les cellules des feuilles des plantes, appelé CURT1, joue un rôle beaucoup plus important dans la photosynthèse qu’on ne le pensait.
« Nous avons découvert que les protéines CURT1 contrôlent le développement des feuilles vertes d’une plante dès le stade de la graine. Ainsi, les protéines ont une influence majeure sur l’efficacité de l’établissement de la photosynthèse », explique le professeur agrégé Mathias Pribil, auteur principal de l’étude.
Des protéines qui déclenchent la photosynthèse
Faits sur les protéines CURT1
- URT1 est un groupe de protéines qui coordonne les processus structurels de la membrane chloroplastique interne qui rend la photosynthèse plus efficace.
- On pensait autrefois que ce groupe de protéines n’était présent que dans les plantes à feuilles matures, et que la protéine jouait un rôle moins important. Les scientifiques savent maintenant que le groupe protéique est au cœur de la gestion de la photosynthèse.
- Le groupe de protéines aide également les feuilles des plantes à augmenter ou à diminuer leur capacité de récolte de lumière en fonction de la force de la lumière du soleil.
- Les plantes avec une teneur en protéines CURT1 déséquilibrée – qu’elles soient trop nombreuses ou trop peu nombreuses – avaient un taux de mortalité plus élevé et une croissance généralement plus faible.
On pensait auparavant que les protéines CURT1 jouaient un rôle plus modeste et n’étaient présentes que dans les feuilles complètement développées. Mais en utilisant des techniques d’imagerie de pointe (photographie et équipement informatique), les chercheurs ont zoomé 30 000 fois sur la croissance d’une série de plantes expérimentales de cresson de thale (Arabidopsis). Cela leur a permis d’étudier les plantes au niveau moléculaire. Les chercheurs ont pu constater que les protéines CURT1 étaient présentes dès les premiers stades de la vie de leurs plantes.
« La sortie du sol est un moment critique pour la plante, car elle est frappée par la lumière du soleil et a besoin rapidement de la photosynthèse pour survivre. Ici, nous pouvons voir que les protéines CURT1 coordonnent les processus qui mettent en mouvement la photosynthèse et permettent à la plante de survivre, ce que nous ignorions auparavant », explique Mathias Pribil.
La photosynthèse a lieu dans les chloroplastes, des corps elliptiques de 0,005 mm de long dans les cellules végétales qui sont une sorte d’organe à l’intérieur des cellules d’une feuille de plante. Au sein de chaque chloroplaste, une membrane abrite des protéines et les autres fonctions qui rendent possible la photosynthèse.
« Les protéines CURT1 contrôlent la forme de cette membrane, ce qui permet aux autres protéines d’une cellule végétale de se déplacer plus facilement et d’effectuer des tâches importantes entourant la photosynthèse, en fonction de l’évolution de l’environnement autour de la plante. Cela pourrait être pour réparer les complexes de protéines récupérant la lumière lorsque la lumière du soleil est intense ou pour augmenter la capacité d’un chloroplaste à récolter l’énergie lumineuse lorsque la lumière du soleil est faible », explique Pribil.
Les plantes avec une teneur en protéines CURT1 déséquilibrée – qu’elles soient trop nombreuses ou trop peu nombreuses – avaient un taux de mortalité plus élevé et une croissance généralement plus faible.
Meilleure absorption de CO2 à l’avenir
La nouvelle découverte donne un aperçu plus approfondi de la réaction biochimique la plus importante de la Terre. En effet, sans les plantes, ni les animaux ni les humains n’existeraient sur notre planète. Jusqu’à présent, le résultat ne s’applique qu’à la plante de cresson de thale, mais Pribil serait « très surpris » si l’importance des protéines CURT1 pour la photosynthèse ne s’étendait pas également à d’autres plantes.
« Il s’agit d’une étape importante sur la voie de la compréhension de tous les composants qui contrôlent la photosynthèse. La question est de savoir si nous pouvons utiliser ces nouvelles connaissances pour améliorer le complexe protéique CURT1 chez les plantes en général, afin d’optimiser la photosynthèse », explique Mathias Pribil, qui ajoute :
« Une grande partie de nos recherches consiste à rendre la photosynthèse plus efficace afin que les plantes puissent absorber plus de CO2. Tout comme nous avons sélectionné et cultivé les meilleures cultures de l’histoire de l’agriculture, il s’agit désormais d’aider la nature à devenir le meilleur absorbeur de CO2 possible », explique Mathias Pribil.
Référence : « Les protéines de courbure thylakoïde 1 modulent la morphologie du corps prolamellaire et favorisent la biogenèse organisée des thylakoïdes chez Arabidopsis thaliana » par Omar Sandoval-Ibáñez, Anurag Sharma, Michal Bykowski, Guillem Borràs-Gas, James BYH Behrendorff, Silas Mellorrup, Klaus C.vort Verdonk, Ralph Bock, Lucja Kowalewska et Mathias Pribil, 19 octobre 2021, Actes de l’Académie nationale des sciences.
DOI : 10.1073/pnas.2113934118
