Comprendre le "commutateur de température" de la nature: une étude jette un nouvel éclairage sur la façon dont les algues régulent la photosynthèse avec le pH

Une étude révolutionnaire publiée dans le Journal of the American Chemical Society a révélé un mécanisme jusqu'alors inconnu par lequel certaines algues ajustent leurs processus photosynthétiques en réponse aux changements de pH. Des chercheurs de l'Université Constructor et de l'Université Princeton ont découvert qu'un groupe spécifique de pigments connus sous le nom de mésobiliverdines (MBV) fonctionnent comme régulateurs dynamiques, modifiant l'efficacité de la récolte de la lumière en fonction de l'acidité ou de l'alcalinité environnantes. Cette découverte suggère que les algues possèdent un "commutateur de gradation" biologique capable de régler leur absorption d'énergie dans des conditions environnementales variables.

L'étude s'est concentrée sur le complexe protéique PC645, un composant clé de la machinerie photosynthétique des algues cryptophytes. Ces micro-organismes prospèrent dans des environnements aquatiques où l'intensité et la qualité de la lumière varient considérablement, en particulier dans les eaux plus profondes où seules les longueurs d'onde bleu-vert pénètrent.

En utilisant une combinaison de modélisation computationnelle avancée et de techniques expérimentales, l'équipe de recherche a démontré que les MBV du complexe PC645 présentent une sensibilité aux fluctuations du pH. Lorsque le pH augmente, les MBV subissent de subtils changements moléculaires qui réduisent leur capacité à transférer l'énergie efficacement. Inversement, des niveaux de pH plus bas permettent aux pigments de fonctionner à des performances maximales.

Alors que le rôle fonctionnel exact de la régulation basée sur le MBV reste incertain, les résultats suggèrent une adaptation évolutionnaire potentielle qui permet aux algues de maintenir l'équilibre métabolique dans des habitats variables. "Nous avons effectivement trouvé l'interrupteur de gradation, mais nous ne savons pas encore à quoi il sert", a-t-il noté. "L'effort de collaboration a réuni des experts des deux institutions, tirant parti de la physique computationnelle et de la biophysique avec des méthodes biochimiques expérimentales.

Pendant ce temps, des chercheurs de l'Université de Princeton, dirigés par le professeur Gregory Scholes, ont validé ces prédictions par des expériences spectroscopiques. Leurs résultats ont confirmé que les ajustements des taux de transfert d'énergie par le MBV pouvaient varier jusqu'à 40% à 50%, en fonction du niveau de pH. Au-delà de ses implications immédiates pour la compréhension de la physiologie des algues, l'étude suggère une stratégie écologique plus large. Les chercheurs ont observé des modèles structurels similaires dans d'autres protéines photosynthétiques, ce qui implique que ce mécanisme régulé par le pH pourrait être une caractéristique commune parmi diverses espèces.

Si cela est vrai, cela pourrait représenter un trait d'adaptation fondamental partagé par de nombreux organismes photosynthétiques, leur permettant de faire face aux facteurs de stress environnementaux tels que l'acidification ou les changements de température.

"Si nous pouvons comprendre le mécanisme et trouver des moyens de le modifier, c'est le genre de chose qui pourrait un jour être utilisé dans des applications biomédicales ou pharmaceutiques, ou pour modifier les rendements des cultures, par exemple, en réponse à notre climat changeant", a-t-il ajouté.