Cette recherche a été réalisée par une équipe internationale de biologistes, de physiciens et de chimistes. Elle est soutenue par l’Institut de recherche en sciences de la vie et l’Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC). Initialement, cette étude vise à analyser la photosynthèse et à confirmer ce que ces chercheurs connaissent déjà. Mais cet objectif a changé en chemin lorsqu’ils ont su que ce processus naturel ne fonctionne pas exactement comme nous le pensions auparavant. Cette découverte pourrait les aider à imaginer de nouvelles méthodes de production d’énergies propres et de nouvelles voies pour des applications biotechnologiques. Nous vous proposons donc d’en apprendre plus sur cette étude ci-dessous.
Comment se passe-t-elle la photosynthèse, selon cette étude ?
La photosynthèse est le processus par lequel les plantes, les algues et certaines bactéries s’alimentent en énergie. Celle-ci leur permet de convertir la lumière du soleil reçue en énergie chimique. Grâce à cette lumière, le dioxyde de carbone (CO₂) et l’eau (H₂O) sont transformés en sucres et en dioxygène (O₂). Plus clairement, ce processus comprend deux photosystèmes nommés PSI et PSII. Le PSII prélève des charges sur les molécules d’eau pour les livrer au PSI. Des électrons excités sont ensuite libérés et transférés au dioxyde de carbone afin de produire du glucose. Une succession complexe de réactions chimiques a ainsi lieu.
Même s’il s’agit de l’un des processus les plus étudiés depuis longtemps, il continue à nous révéler ses secrets. Selon cette recherche dirigée par l’Université de Cambridge, au Royaume-Uni, la production d’énergie commence dès les premières phases de la photosynthèse. Il est donc possible d’extraire des électrons à un stade précoce de ce processus. En effet, les chercheurs ont recouru à la spectroscopie ultrarapide, en vue d’observer et de comprendre le mouvement des électrons. « Nous n’en savions pas autant sur la photosynthèse que nous le pensions, et la nouvelle voie de transfert d’électrons que nous avons trouvée ici est complètement surprenante. », explique le Dr Jenny Zhang du département de chimie Yusuf Hamied de Cambridge.
Cette observation s’est effectuée sur une échelle de temps d’un millionième de millionième de seconde. Ils ont constaté que les quinones (molécules en forme d’anneau) sont capables de « voler » des électrons au cours de la photosynthèse. Ces molécules sont abondantes dans la nature. Elles sont connues pour leur grande capacité à accepter et à céder des charges.
À quoi cette découverte pourra nous servir ?
Il convient de souligner que plusieurs scientifiques ont déjà tenté d’extraire de l’énergie à un stade antérieur de la photosynthèse. Cependant, ils ont échoué, car ils ont pensé à tort que l’énergie était inaccessible dans l’échafaudage protéique épais des photosystèmes PSI et PSII. Toutefois, l’équipe de recherche de l’Université de Cambridge a mis en lumière ces doutes. Ainsi, elle a découvert que cet échafaudage permet aux électrons de s’échapper rapidement après leur absorption par la chlorophylle. Ainsi, il leur faut peu de temps pour atteindre leur destination. Ces charges sont éparpillées dans tout le système, les rendant facilement accessibles, affirme le Dr Laura Wey, coauteur de cette étude.
Selon ces scientifiques, en « piratant » les premières étapes de la photosynthèse, on pourra libérer plus d’électrons et améliorer le processus. Cette manipulation permettra de renforcer la résistance des plantes exposées au soleil. Il sera également envisageable d’imiter les processus photosynthétiques afin de produire des énergies propres et renouvelables à partir de l’eau et du soleil. Ce sera une manière de combattre le changement climatique actuel. D’ailleurs, grâce à cette découverte, de nombreuses nouvelles voies pourraient s’ouvrir pour les biotechnologies de demain. Plus d’informations : nature.com