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La réaction biochimique la plus importante de la planète : La photosynthèse Une percée pour augmenter l'absorption du CO2 par les plantes
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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 de nouvelles recherches menées à l'université de Copenhague. Ces recherches constituent une étape importante vers une compréhension complète de la régulation de la photosynthèse et l'augmentation de l'absorption du CO2 par les plantes au profit du climat.
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Imaginez pouvoir faire pousser des plantes qui pourraient absorber encore plus de CO2 de l'atmosphère terrestre et contribuer ainsi à résoudre les problèmes climatiques de la planète. Depuis des milliers d'années, l'homme sélectionne, élève et optimise les plantes pour augmenter la production alimentaire et assurer sa survie.
Mais la fonction la plus importante et la plus fondamentale de la vie sur Terre - la photosynthèse - n'a pas été prise en compte dans la sélection ou l'amélioration des plantes jusqu'à présent, à une époque où les émissions de gaz à effet de serre dues aux activités humaines menacent notre planète. Grâce aux nouvelles technologies, les scientifiques du monde entier s'efforcent désormais de comprendre les processus internes des plantes qui régissent 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. Ces protéines ont donc une influence majeure sur l'efficacité de l'établissement de la photosynthèse", explique le professeur associé Mathias Pribil, auteur principal de l'étude.
Des protéines qui donnent le coup d'envoi de la photosynthèse
On pensait auparavant que les protéines CURT1 jouaient un rôle plus modeste et n'étaient présentes que dans les feuilles entièrement développées. Mais en utilisant des techniques d'imagerie de pointe (photographie et matériel informatique), les chercheurs ont zoomé 30 000 fois sur la croissance d'une série de plantes expérimentales de cresson de terre (Arabidopsis). Ils ont ainsi pu 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 doit rapidement lancer la photosynthèse pour survivre. Ici, nous pouvons voir que les protéines CURT1 coordonnent les processus qui mettent en route la photosynthèse et permettent à la plante de survivre, ce que nous ne savions pas auparavant", explique Mathias Pribil.
La photosynthèse a lieu dans les chloroplastes, des corps elliptiques de 0,005 mm de long qui constituent une sorte d'organe à l'intérieur des cellules d'une feuille végétale. Dans chaque chloroplaste, une membrane abrite les protéines et les autres fonctions qui rendent la photosynthèse possible.
"Les protéines CURT1 contrôlent la forme de cette membrane, ce qui permet aux autres protéines de la cellule végétale de se déplacer plus facilement et d'accomplir des tâches importantes liées à la photosynthèse, en fonction de l'évolution de l'environnement de la plante. Il peut s'agir de réparer les complexes protéiques de récolte de la lumière lorsque la lumière du soleil est intense ou d'augmenter la capacité d'un chloroplaste à récolter l'énergie lumineuse lorsque la lumière du soleil est faible", explique M. Pribil.
Une meilleure absorption du CO2 à l'avenir
Cette nouvelle découverte permet de mieux comprendre la réaction biochimique la plus importante sur 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'au cresson de terre, mais M. 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", déclare Mathias Pribil, qui ajoute :
"Une grande partie de nos recherches consiste à rendre la photosynthèse plus efficace afin que les plantes puissent absorber davantage de CO2. Tout comme nous avons sélectionné et élevé les meilleures cultures tout au long de l'histoire de l'agriculture, il s'agit maintenant d'aider la nature à devenir le meilleur absorbeur de CO2 possible", explique Mathias Pribil.
Référence : "Curvature thylakoid 1 proteins modulate prolamellar body morphology and promote organized thylakoid biogenesis in Arabidopsis thaliana" par Omar Sandoval-Ibáñez, Anurag Sharma, Michal Bykowski, Guillem Borràs-Gas, James B. Y. H. Behrendorff, Silas Mellor, Klaus Qvortrup, Julian C. Verdonk, Ralph Bock, Lucja Kowalewska et Mathias Pribil, 19 octobre 2021, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI : 10.1073/pnas.2113934118
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