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La photosynthèse fonctionne aussi dans l’infrarouge
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La photosynthèse fonctionne aussi dans l’infrarouge

À l’ombre, rien ne pousse ? Pas sûr. On a longtemps pensé que la photosynthèse, le processus par lequel végétaux, algues et cyanobactéries convertissent l’énergie lumineuse en énergie chimique, n’était possible qu’avec la lumière visible. Mais Dennis Nürnberg, à l’Imperial College de Londres, et ses collègues viennent de montrer que des cyanobactéries sont capables d’effectuer un autre type de photosynthèse à partir d’un rayonnement infrarouge, une lumière non perceptible par l’homme.

Des centaines de molécules interviennent dans la photosynthèse. Elles sont organisées en unités – des photosystèmes – qui comportent chacune une « antenne » et un centre réactionnel. L’antenne contient de la chlorophylle et d’autres pigments photosensibles qui captent l’énergie lumineuse et la transmettent de proche en proche vers le centre réactionnel. Commence alors une chaîne de transferts d’électrons, de molécules en molécules, du donneur primaire (une molécule de chlorophylle du centre réactionnel) à l’accepteur final. Jusqu’à récemment, on pensait que le donneur primaire d’électron était obligatoirement la chlorophylle de type a, seul pigment connu capable de céder un électron lorsqu’il est éclairé avec un rayonnement rouge compris entre 680 et 700 nanomètres de longueur d’onde (le domaine visible allant de 400 à 700 nanomètres).

Un processus réversible

Mais Dennis Nürnberg et ses collègues ont montré que chez Chroococcidiopsis thermalis, une cyanobactérie très répandue sur Terre, la chlorophylle f, un autre pigment, peut jouer le rôle de donneur primaire lorsqu’il est soumis à un rayonnement de 750 nanomètres de longueur d’onde, dans l’infrarouge. Cette cyanobactérie est donc capable, lorsqu’elle ne reçoit plus assez de lumière visible, par exemple si elle est à l’ombre, de mettre en place une autre voie de photosynthèse dans l’infrarouge. Ce processus est réversible : si ces cyanobactéries sont à nouveau en plein soleil, elles reviennent à la photosynthèse classique.

Cette découverte est fondamentale pour la recherche de vie extraterrestre, car elle conduit à redéfinir la « limite rouge », l’énergie lumineuse minimale requise pour que la photosynthèse puisse se produire. Repousser la limite de longueur d’onde admise de 700 à 750 nanomètres, revient à abaisser la limite rouge à une énergie inférieure. Or 70 % des étoiles de la Voie lactée sont des naines rouges, émettant essentiellement un rayonnement peu énergétique dans le rouge et l’infrarouge. Cette découverte invite donc à reconsidérer de nombreuses planètes en orbite autour de naines rouges, où la photosynthèse était jugée jusqu’à présent impossible.

Ces travaux ont aussi entraîné une petite révolution dans la compréhension d’un processus que l’on pensait bien connaître : la photosynthèse classique. Dans ce processus, chaque photosystème contient des centaines de molécules de chlorophylle a disposées d’une façon bien précise. Parmi elles, discerner la ou les molécules jouant le rôle du donneur primaire est très difficile. Historiquement, les biologistes considéraient qu’il s’agissait d’une « paire de chlorophylles spéciales » au centre du photosystème. L’étude des photosystèmes de C. thermalis suggère qu’ils se sont trompés.

Ceux-ci ressemblent beaucoup aux photosystèmes classiques, à ceci près qu’ils contiennent à la fois des molécules de chlorophylle a et f. Or les chlorophylle a et f absorbant des longueurs d’ondes différentes, elles sont facilement distinguables. Les chercheurs ont donc localisé facilement le donneur primaire chez cette cyanobactérie. Surprise, il ne s’agit pas d’une paire spéciale de molécules de chlorophylle au centre du photosystème… mais d’une simple molécule de chlorophylle juste à côté ! Il est très probable que le donneur primaire occupe la même place dans les photosystèmes classiques, et il en serait donc de même pour l’ensemble des organismes photosynthétiques. « Depuis des années, on pensait que cette molécule de chlorophylle était accessoire, alors que c’est elle qui initie toute la chaîne de transfert d’électrons ! », explique Bill Rutherford, auteur principal de l’étude. « C’est amusant que l’étude d’une petite cyanobactérie très commune puisse amener à réviser l’ensemble des manuels de biologie. »


Source : Pour la science
Crédit : Dennis J. Nürnberg

Ces cyanobactéries sont capables d’adapter leur photosynthèse selon l’éclairage reçu. En jaune, les bactéries réalisant une photosynthèse en infrarouge, en magenta, celles réalisant une photosynthèse classique.

La photosynthèse fonctionne aussi dans l’infrarouge Actualités

La photosynthèse fonctionne aussi dans l’infrarouge

À l’ombre, rien ne pousse ? Pas sûr. On a longtemps pensé que la photosynthèse, le processus par lequel végétaux, algues et cyanobactéries convertissent l’énergie lumineuse en énergie chimique, n’était possible qu’avec la lumière visible. Mais Dennis Nürnberg, à l’Imperial College de Londres, et ses collègues viennent de montrer que des cyanobactéries sont capables d’effectuer un autre type de photosynthèse à partir d’un rayonnement infrarouge, une lumière non perceptible par l’homme.

Des centaines de molécules interviennent dans la photosynthèse. Elles sont organisées en unités – des photosystèmes – qui comportent chacune une « antenne » et un centre réactionnel. L’antenne contient de la chlorophylle et d’autres pigments photosensibles qui captent l’énergie lumineuse et la transmettent de proche en proche vers le centre réactionnel. Commence alors une chaîne de transferts d’électrons, de molécules en molécules, du donneur primaire (une molécule de chlorophylle du centre réactionnel) à l’accepteur final. Jusqu’à récemment, on pensait que le donneur primaire d’électron était obligatoirement la chlorophylle de type a, seul pigment connu capable de céder un électron lorsqu’il est éclairé avec un rayonnement rouge compris entre 680 et 700 nanomètres de longueur d’onde (le domaine visible allant de 400 à 700 nanomètres).

Un processus réversible

Mais Dennis Nürnberg et ses collègues ont montré que chez Chroococcidiopsis thermalis, une cyanobactérie très répandue sur Terre, la chlorophylle f, un autre pigment, peut jouer le rôle de donneur primaire lorsqu’il est soumis à un rayonnement de 750 nanomètres de longueur d’onde, dans l’infrarouge. Cette cyanobactérie est donc capable, lorsqu’elle ne reçoit plus assez de lumière visible, par exemple si elle est à l’ombre, de mettre en place une autre voie de photosynthèse dans l’infrarouge. Ce processus est réversible : si ces cyanobactéries sont à nouveau en plein soleil, elles reviennent à la photosynthèse classique.

Cette découverte est fondamentale pour la recherche de vie extraterrestre, car elle conduit à redéfinir la « limite rouge », l’énergie lumineuse minimale requise pour que la photosynthèse puisse se produire. Repousser la limite de longueur d’onde admise de 700 à 750 nanomètres, revient à abaisser la limite rouge à une énergie inférieure. Or 70 % des étoiles de la Voie lactée sont des naines rouges, émettant essentiellement un rayonnement peu énergétique dans le rouge et l’infrarouge. Cette découverte invite donc à reconsidérer de nombreuses planètes en orbite autour de naines rouges, où la photosynthèse était jugée jusqu’à présent impossible.

Ces travaux ont aussi entraîné une petite révolution dans la compréhension d’un processus que l’on pensait bien connaître : la photosynthèse classique. Dans ce processus, chaque photosystème contient des centaines de molécules de chlorophylle a disposées d’une façon bien précise. Parmi elles, discerner la ou les molécules jouant le rôle du donneur primaire est très difficile. Historiquement, les biologistes considéraient qu’il s’agissait d’une « paire de chlorophylles spéciales » au centre du photosystème. L’étude des photosystèmes de C. thermalis suggère qu’ils se sont trompés.

Ceux-ci ressemblent beaucoup aux photosystèmes classiques, à ceci près qu’ils contiennent à la fois des molécules de chlorophylle a et f. Or les chlorophylle a et f absorbant des longueurs d’ondes différentes, elles sont facilement distinguables. Les chercheurs ont donc localisé facilement le donneur primaire chez cette cyanobactérie. Surprise, il ne s’agit pas d’une paire spéciale de molécules de chlorophylle au centre du photosystème… mais d’une simple molécule de chlorophylle juste à côté ! Il est très probable que le donneur primaire occupe la même place dans les photosystèmes classiques, et il en serait donc de même pour l’ensemble des organismes photosynthétiques. « Depuis des années, on pensait que cette molécule de chlorophylle était accessoire, alors que c’est elle qui initie toute la chaîne de transfert d’électrons ! », explique Bill Rutherford, auteur principal de l’étude. « C’est amusant que l’étude d’une petite cyanobactérie très commune puisse amener à réviser l’ensemble des manuels de biologie. »


Source : Pour la science
Crédit : Dennis J. Nürnberg

Ces cyanobactéries sont capables d’adapter leur photosynthèse selon l’éclairage reçu. En jaune, les bactéries réalisant une photosynthèse en infrarouge, en magenta, celles réalisant une photosynthèse classique.

LE GUIDE Naturellement

Agenda . . .

07 - Adèche

Du 1er mai au 15 novembre
Exposition "ENTRE TERRE ET EAU"

Crises sociales et environnementales dans le Delta du Danube en Roumanie, à la fin du Néolithique. A près de 2 000 km de l'Ardèche, comment se passe la fin de la Préhistoire au bord du fleuve et de la Mer Noire ? Une exposition franco-roumaine inédite, interactive et immersive, à découvrir à la Cité de la Préhistoire !

Grand Site de l’Aven d’Orgnac
Place Robert de Joly
07150 Orgnac–L’Aven
04 75 38 65 10
www.orgnac.com


14 - Calvados

Jusqu’au 29 février 2020
Exposition
"LES REQUINS ! 430 MILLIONS D’ANNÉES D’ÉVOLUTION"

Découvrez la grande diversité des requins, allant d’espèces de petites tailles, jusqu’aux poissons géants dont les dents sont plus grandes qu’une main humaine.
Cette exposition évoque également le grand danger auquel ils sont confrontés : l’Homme. Venez découvrir de nouvelles espèces et apprendre en vous amusant grâce à une fresque digitale.

Paléospace
Avenue Jean Moulin
14640 Villers-sur-Mer
02 31 81 77 60
www.paleospace-villers.fr


21 - Côte d'Or

Jusqu’au 6 janvier 2019
Exposition "GRAINES"

Elles sont partout… Du petit-déjeuner au coucher, dans nos vêtements, dans notre alimentation, dans nos parcs et jardins… sans même y penser elles font partie de notre quotidien et sont un pilier de la biodiversité végétale.
Cette nouvelle exposition, très ludique, propose à tous les visiteurs de découvrir une grande variété de graines d’ici et d’ailleurs et de s’interroger sur leurs enjeux dans un contexte de changement climatique et sociétal.

Le Jardin des sciences
Parc de l’Arquebuse
21000 Dijon
03 80 48 82 00
www.dijon.fr


Jusqu’au 31 mars 2019

Exposition de plein air
"IMPACTS ! HOMME-NATURE"

Venez découvrir les relations homme-nature au plus près du vivant !
De l’évolution du comportement animal à celui du climat et des milieux naturels, les chercheurs de Bourgogne et de Franche-Comté tentent de comprendre le rôle de l’Homme dans ces changements. Traversez ville, campagne et forêt et voyagez jusqu’aux pôles pour observer ces recherches in vivo !

Le Jardin des sciences
Parc de l’Arquebuse
21000 Dijon
03 80 48 82 00
www.dijon.fr


25 - Doubs

Du 23 novembre 2018 au 22 avril 2019
Exposition « FROID »

Véritable plongée dans l’univers du froid, l’exposition met en scène les multiples facettes du froid et plonge le visiteur dans des univers différents :
vie quotidienne, milieux extrêmes, biologie, physique, chimie, recherche, technologie, science-fiction... et l’invite à expérimenter.

Saline royale
Grande rue
25610 Arc-et-Senans
03 81 54 45 45
www.salineroyale.com


41 - Loir et Cher

Jusqu'au 31 décembre
LES JARDINS DE CHAMBORD

Le château a retrouvé en 2017 ses jardins à la française du XVIIIe siècle avec six hectares et demi au pied de la façade nord du château : plus de 600 arbres, 800 arbustes, 200 rosiers, 15 250 plantes...

Office de Tourisme de Blois-Chambord
23 place du château
41000 Blois
02 54 90 41 41
www.bloischambord.com


61 - Orne

Du 13 octobre au 23 décembre
Exposition : "LES HAIES", Joël Auxenfans

Ecomusée du Perche
Prieuré de Sainte-Gauburge
61130 Saint-Cyr-la-Rosiere
02 33 73 48 06
www.ecomuseeduperche.fr


76 - Seine Maritime

Du 15 septembre au 15 décembre
Exposition "L’abbé Pierre photographe, un regard sur le monde"

L'exposition présente soixante-dix photographies inédites prises par l’abbé Pierre lui-même dans de nombreux pays. Elles témoignent de la vitalité des personnes pauvres dans le monde et dévoilent le regard lucide et plein d’amour.

Centre abbé Pierre - Emmaüs
Route d'Emmaüs
76690 Esteville
02 35 23 87 76
www.centre-abbe-pierre-emmaus.org

Lieux:

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