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Résultat scientifique

Un antioxydant protégeant la photosynthèse des plantes


​La plastoquinone-9 est une molécule connue pour sa fonction essentielle de transporteur mobile d'électrons dans la photosynthèse des plantes. Son rôle antioxydant par piégeage de l'oxygène singulet (1O2), une forme réactive et toxique de l'oxygène, vient d'être identifié, ouvrant une voie de recherches pour optimiser l'activité photosynthétique vis-à-vis des contraintes environnementales. 

Publié le 25 juin 2018

Dans les chloroplastes, les molécules de plastoquinone se répartissent entre les membranes thylakoïdiennes (où se trouve la chaîne photosynthétique des transporteurs d'électrons), les enveloppes et les plastoglobules, des globules lipidiques associés aux membranes thylakoïdiennes. Les résultats obtenus par une équipe du BIAM, en collaboration avec des collègues tchèques et polonais, montrent que les plastoquinones remplissent un important rôle antioxydant distinct de leur fonction dans le transport des électrons. Des plantes enrichies en plastoquinone ont été obtenues en surexprimant une enzyme de la voie de biosynthèse de cette molécule. Cette transformation a fortement diminué la production d'oxygène singulet par les photosystèmes, rendant ainsi la photosynthèse très robuste au stress photooxydant. 

La plastoquinone élimine l'oxygène singulet  dans les membranes thylakoïdiennes par un mécanisme chimique impliquant l'oxydation directe de la molécule par l'oxygène singulet et sa transformation en différents dérivés hydroxylés. Agissant comme antioxydants sacrificiels, les plastoquinones sont consommées au cours de leur action antioxydante.  La photosynthèse et la protection antioxydante sont maintenues grâce aux plastoglobules qui fonctionnent comme réservoirs de plastoquinones alimentant les membranes thylakoïdiennes en molécules de remplacement pour compenser l'oxydation des plastoquinones par l'oxygène singulet. 

Ces résultats identifient la plastoquinone comme un antioxydant majeur des plantes et donc comme une cible potentielle pour augmenter la tolérance de l'activité photosynthétique et la croissance des plantes aux contraintes de l'environnement.  


Légende 1:  structure de la plastoquinone-9 sous forme réduite (plastoquinol). La chaîne latérale est composée de 9 unités isopréniques.


Légende 2 : le mutant vte1 d'Arabidopsis déficient en tocopherols (vitamine E) est sensible au stress photooxydant (à gauche). L'accumulation de la plastoquinone-9 dans ce mutant par surexpression d'un gène de sa voie de biosynthèse (SPS1) a rendu la plante phototolérante (à droite).


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