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Biocarburants de génération 3 : une découverte de chercheurs du CEA

Biocarburants de génération 3 : une découverte de chercheurs du CEA

Dans une étude parue dans Plant Cell, des chercheurs du  CEA et de l’Institut Max Planck révèlent un mécanisme qui lie la photosynthèse et le stockage de molécules énergétiques. Ces travaux offrent des perspectives prometteuses en vue de l’optimisation du stockage de l’énergie par les micro-algues, étape essentielle vers des biocarburants de troisième génération.

Les plantes et algues sont confrontées à de fortes variations de l’intensité du rayonnement solaire et à des variations importantes de l’apport de nutriments. Les réactions de capture, de transformation et de stockage de l’énergie solaire se produisent dans  le chloroplaste lors de la photosynthèse. Ces réactions doivent être coordonnées avec les réactions survenant dans d’autres compartiments cellulaires afin d’assurer la croissance et la survie des cellules.

Les chercheurs du CEA Cadarache, au BIAM (CEA, CNRS, Aix-Marseille Université), et du CEA Paris-Saclay, en collaboration avec des scientifiques de l’Institut Max-Planck (Allemagne), ont découvert chez la microalgue Chlamydomonas que la réaction catalysée par une enzyme peroxysomale appelée « malate déshydrogénase 2 » (MDH2) joue un rôle important dans la communication entre peroxysome et chloroplaste. Cela a un impact sur la photosynthèse et le métabolisme du chloroplaste.

Mécanisme d’adaptation

La communication du peroxysome vers le chloroplaste implique un acide organique, le malate, produit par le MDH2.  La communication implique aussi le peroxyde d’hydrogène, une molécule de signalisation cellulaire produite dans le peroxysome. L’interaction  chloroplaste- peroxysome joue un rôle essentiel dans la régulation à la baisse de la photosynthèse dans l’atténuation du stress oxydatif lors de l’adaptation à des conditions environnementales difficiles, comme une carence en nutriments et une forte exposition à la lumière.

Sans cette communication, les cellules conservent une activité de la photosynthèse plus élevée et accumulent des quantités plus importantes d’huile et d’amidon. Cette communication permet donc aux microalgues d’ajuster la production et le stockage de l’énergie aux conditions environnementales.

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Représentation du flux d’informations du peroxysome (en rouge) au chloroplaste (en vert) dans une cellule de Chlamydomonas reinhardtii. Le signal redox généré par le peroxysome participe au contrôle de la photosynthèse et de l’accumulation d’huile (en jaune) et d’amidon (en blanc). © S.Moulin/CEA
Ces travaux soulignent l’importance des peroxysomes dans le métabolisme des algues et dans la production d’huile et d’amidon. La prochaine étape consistera à examiner le rôle du peroxysome et son interaction avec le chloroplaste chez d’autres espèces d’algues. Le but est de mieux comprendre l’évolution et la fonction physiologique des peroxysomes et leur rôle dans la capacité des organismes photosynthétiques à s’adapter à un environnement fluctuant.




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