EN BREF – On sait désor­mais quel méca­nisme est à l’o­ri­gine de la pho­to­syn­thèse chez le phy­to­planc­ton. Les tra­vaux, menés par une équipe de cher­cheurs inter­na­tio­nale dont des scien­ti­fiques gre­no­blois, per­mettent de mieux com­prendre pour­quoi ces orga­nismes végé­taux uni­cel­lu­laires dominent les océans depuis la nuit des temps. Reste désor­mais à savoir com­ment ils s’adapteront aux consé­quences des chan­ge­ments cli­ma­tiques alors que l’o­céan joue un rôle clé dans la régu­la­tion du climat…

Les scien­ti­fiques com­mencent à per­cer les mys­tères de la pho­to­syn­thèse chez le phy­to­planc­ton. Si le méca­nisme est bien connu chez les plantes ter­restres, il res­tait encore une énigme chez leurs cou­sines aqua­tiques. Cette énigme vient d’être levée : une équipe inter­na­tio­nale de cher­cheurs dont font par­tie des scien­ti­fiques gre­no­blois* s’est pour cela pen­chée sur une espèce de diato­mée, Phaeodactylum tri­cor­nu­tum.

Le phy­to­planc­ton joue un rôle majeur dans la régu­la­tion du cli­mat. © CNRS Photothèque, Claude Carré

La pho­to­syn­thèse, c’est ce qui a per­mis la colo­ni­sa­tion des terres et des océans par les plantes et le phy­to­planc­ton. Un méca­nisme remar­quable de pro­duc­tion d’énergie chi­mique à par­tir d’énergie lumi­neuse, rendu pos­sible grâce à deux petites usines pho­to­chi­miques. A une condi­tion : que ces deux pho­to­sys­tèmes ne soient pas en contact, afin d’éviter les courts-cir­cuits qui dimi­nuent la pho­to­syn­thèse. Chez les plantes, on savait qu’ils étaient sépa­rés par des struc­tures. Des élé­ments que, jusque-là, les scien­ti­fiques pen­saient inexis­tants chez les orga­nismes végé­taux aquatiques.

Une pho­to­syn­thèse encore plus efficace

Comment le phy­to­planc­ton pou­vait-il donc être res­pon­sable de la moi­tié de la pho­to­syn­thèse sur Terre ? « En adap­tant dif­fé­rentes approches d’imagerie cel­lu­laire à haute réso­lu­tion appli­quées à la diato­mée Phaeodactylum tri­cor­nu­tum, les cher­cheurs ont été en mesure de déve­lop­per un modèle 3D du sys­tème pho­to­syn­thé­tique des diato­mées », pré­cise le CNRS dans un com­mu­ni­qué. « Ils ont ainsi observé l’existence de micro-domaines qui séparent, comme chez les plantes, les deux pho­to­sys­tèmes, per­met­tant une pho­to­syn­thèse encore plus efficace. »

Les scien­ti­fiques ont ainsi mis à jour le méca­nisme qui per­met aux diato­mées de pro­duire chaque jour 20 % de l’oxygène libéré sur Terre, et de répondre par là même à la ques­tion de leur domi­na­tion dans les océans depuis cent mil­lions d’années.

© BP Statistical Review

La ques­tion est loin d’être ano­dine. L’océan joue un rôle clé dans la régu­la­tion du cli­mat. Réservoir de car­bone, il contient même cin­quante fois plus de car­bone que l’at­mo­sphère et com­pense plus de la moi­tié des émis­sions de CO₂. Et ce en grande par­tie grâce à ses orga­nismes marins, algues, planc­ton et bac­té­ries qui, grâce à la pho­to­syn­thèse, recyclent le car­bone dans la chaîne alimentaire.

Les cher­cheurs ont donc ouvert une porte. Et s’at­tèlent désor­mais à déve­lop­per ce modèle 3D de la pho­to­syn­thèse qui leur per­met­tra notam­ment de com­prendre com­ment ces orga­nismes uni­cel­lu­laires vont s’adapter aux consé­quences des chan­ge­ments climatiques.

PC

• * Du Laboratoire de phy­sio­lo­gie cel­lu­laire et végé­tale (CNRS/CEA/UGA/Inra), de l’Institut de bio­lo­gie struc­tu­rale (CNRS/CEA/UGA), du Laboratoire d’études des maté­riaux par micro­sco­pie avan­cée (CEA/UGA), et du Laboratoire de phy­sio­lo­gie mem­bra­naire et molé­cu­laire du chlo­ro­plaste (CNRS/UPMC).