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Photosynthèse et environnement

RevelOrg


Comprendre le mécanisme photosynthétique d'acclimatation à la lumière et développer de nouveaux outils utiles à la lutte contre le réchauffement climatique

Publié le 2 février 2021

Revelog_1.pngL'objectif de ce programme RevelOrg, financé par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR PRC 2020), doit révéler (Revel) les mécanismes d'acclimatation de la photosynthèse par une approche comparative entre organismes (Org) photosynthétiques, du phytoplancton aux plantes terrestres.

Qu'ils soient aquatiques ou terrestres, tous les organismes photosynthétiques contrôlent très finement ce biomécanisme pour optimiser son fonctionnement face aux multiples fluctuations de leur environnement. En effet, l'appareil photosynthétique augmente au maximum l'absorption de photons dans le cas d'une faible luminosité.  A l'inverse, lorsque la lumière s'intensifie, il réduit significativement sa capture de lumière tout en augmentant la production photosynthétique. La photosynthèse a également la particularité d'absorber et fixer le CO2 atmosphérique, responsable du réchauffement climatique. Comprendre la régulation de l'appareil photosynthétique contribue donc à faire avancer les connaissances et anticiper les conséquences sur le réchauffement planétaire.

Revelog_2.pngPour comprendre finement les mécanismes de la photosynthèse, l'Institut de Biosciences et biotechnologies d'Aix-Marseille (BIAM) et l'Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC) s'associent dans le cadre du projet RevelOrg, financé par l'ANR. « Dans une approche comparative de trois organismes photosynthétiques différents (cyanobactéries, microalgues et plantes), nous dévoilerons leurs mécanismes d'acclimatation, en réponse à différentes intensités lumineuses, qu'ils soient terrestres ou aquatiques, d'eau douce ou salée, » expose Xénie Johnson, responsable du projet au sein du BIAM.

Comme tout projet de recherche fondamentale, ces travaux détailleront la fonction moléculaire des photosystèmes qui augmentent le transfert d'électrons sous une forte lumière, augmentant ainsi sa captation en CO2. « Cela nous permettra de mieux comprendre les contraintes exercées par l'environnement dans le contexte du changement climatique. Ces recherches pourraient, dans le futur, ouvrir sur certaines opportunités nous permettant d'améliorer le processus de capture du CO2 par les organismes photosynthétiques. L'intérêt ici serait de pourvoir renforcer ce processus, tant dans le secteur du développement des bioénergies que dans celui des rendements agricoles ».

Compétences croisées au sein des équipes du BIAM

Pour obtenir ces résultats, l'interdisciplinarité est essentielle. En ce sens le BIAM affiche fièrement sa politique de développement de la recherche par le renforcement de l'interdisciplinarité (voir article BIAM 2.0). « Notre projet ANR capitalisera sur les bases de connaissances de la photosynthèse entre nos équipes ». En ce sens, Xénie Johnson, spécialiste de biologie végétale, apportera au projet ses compétences en génétique et mécanique de régulation de la photosynthèse chez les algues vertes.

Stefano Caffarri, professeur à l'Université Aix-Marseille et membre de « Luminy de génétique et biophysique des plantes (LGBP) » du BIAM, apportera ses connaissances en biochimie des protéines mais aussi sur la structure des photosystèmes des plantes. Du côté du l'I2BC, c'est Corinne Cassier-Chauvat qui apportera son expertise en biologie moléculaire et en métabolisme des cyanobactéries.

Enfin, le projet RevelOrg bénéficiera également du support de la Plateforme ProteinTec mais aussi de l'équipe de recherche « Protéine de Protection des Végétaux (PPV) ». PPV, également au BIAM, renforcera pour sa part les recherches sur les aspects d'interaction protéine-protéine, de biologie structurale et de modifications post-traductionnelles. Ce projet qui a débuté en janvier 2021 pour une durée de quatre ans, promet de belles découvertes !

1 Phénotype : ensemble des caractères observables d'un individu. Il dépend de l'expression des gènes (génotype) et de l'influence de l'environnement sur ces derniers. Par exemple, une plante qui survit à la sècheresse, pourrait comporter des gènes associés à cette résistance ;

2 Photoprotection processus biochimique permettant aux organismes de lutter contre les effets de l'exposition au soleil.


Améliorer le rendement de la photosynthèse, lumineuse perspective !

La Commission européenne a identifié la photosynthèse comme une nouvelle frontière pour l'augmentation de la production de la biomasse. L'appel à projets Horizon 2020 "Boosting the Efficiency of Photosynthesis" reconnaît ainsi l'importance primordiale de ce sujet.

Le BIAM y répond sans détour puisqu'il est l'un des acteurs du projet européen CAPITALISE 2020-2025*. Les chercheurs du BIAM s'accordent à dire qu' « il est tout à fait pertinent de prendre en compte la photosynthèse dans les programmes de développement de production alimentaire et de matières premières, tout comme dans le développement des biotechnologies et des biocarburants ». En ce sens, le projet ANR RevelOrg a été labélisé par deux pôles de compétitivités, VegePolys** et CapEnergies***.

* https://www.capitalise.eu/

** https://www.vegepolys-valley.eu/les-projets/labellisation-et-soutien/

*** https://www.capenergies.fr/nouveaux-projets-de-rd-et-industriels/ 

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