Romain
Le mystère vieux de plusieurs décennies a finalement été résolu par une équipe de recherche internationale qui, pour la première fois, a capturé les détails microscopiques de l’étape finale qui conduit à la libération de l’oxygène que nous respirons.
Crédit : Wikipédia/Jon Sullivan – PdPhoto
Après des décennies de recherche, une équipe de recherche internationale a enfin résolu le mystère de la formation de l’oxygène lors de la photosynthèse, le processus par lequel les plantes, les algues et certaines bactéries utilisent la lumière du soleil pour créer l’énergie dont elles ont besoin pour se développer. Jusqu’à présent, les chercheurs savaient qu’il fallait quatre particules de lumière consécutives, ou photons, pour initier la photosynthèse.Elles frappent une structure moléculaire au sein de la plante appelée Photosystème II, un complexe protéique contenant des atomes de manganèse, de calcium et d’oxygène capables d’absorber ces photons, séparer les molécules d’eau et libérer l’oxygène lié à l’eau. Mais le détail microscopique de ce qui se passe exactement après que le quatrième photon frappe ce complexe n’a pas encore été caractérisé.
Aujourd’hui, des chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory en Californie et du SLAC National Accelerator Laboratory du Département américain de l’énergie, ainsi que des collègues de l’Université d’Uppsala en Suède, de l’Université Humboldt à Berlin et d’autres institutions, sont parvenus pour la première fois à déchiffrer le secret clé de ce dernier passage. Sa compréhension, détaillée dans une étude publiée dans Nature, met en lumière la façon dont l’évolution a optimisé la photosynthèse et marque une étape importante vers le développement de systèmes artificiels qui imitent la photosynthèse pour produire de l’énergie propre.
« Plus nous en apprenons sur la façon dont la nature le fait, plus nous nous rapprochons de l’utilisation de ces mêmes principes dans les processus artificiels, y compris des idées pour la photosynthèse artificielle comme source d’énergie propre et durable », a déclaré Jan Kern, co-auteur du étudiant et scientifique au Lawrence Berkeley National Laboratory.
La dernière étape insaisissable de la photosynthèse
Pour capturer les détails microscopiques de la photosynthèse, les chercheurs ont utilisé des impulsions de rayons X à haute énergie pour détecter l’arrangement des atomes du photosystème II après avoir exposé des échantillons d’algues bleu-vert (cyanobactéries) à des impulsions de lumière visible, qui ont fourni les photons nécessaires pour déclencher la photosynthèse.
Après avoir été touché par le quatrième photon, le complexe protéique décompose les molécules d’eau en quelques millionièmes de seconde, mais les rayons X ont été suffisamment rapides pour montrer les derniers instants menant à la libération d’oxygène respirable, révélant une étape de réaction intermédiaire qui avait jamais été observée auparavant. À ce stade, en particulier, les atomes d’oxygène n’étaient pas liés à l’hydrogène comme ils le seraient dans l’eau ni rassemblés dans une molécule d’oxygène plus grande, mais sont probablement brièvement liés à d’autres sites du photosystème II.
Sur la base de ces résultats, les chercheurs prévoient de mener des expériences conçues pour capturer beaucoup plus de détails sur le processus. « Il se passe encore des choses entre les deux que nous n’avons pas encore tout à fait comprises », a ajouté Kern. Il y a des phases plus instantanées que nous voulons vraiment capturer, pour combler les lacunes restantes et raconter toute l’histoire.
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