Caractérisation spectroscopique des adaptations de la photosynthèse dans le rouge lointain chez Euglena gracilis et Vitrella brassicaformis

Abstract

L’émergence de la photosynthèse oxygénique, en convertissant l'énergie solaire en énergie chimique, assume un rôle fondamental en soutenant directement ou indirectement la vaste majorité des formes de vie sur Terre. Dans cette étude, deux algues secondaires unicellulaires distinctes ; Euglena gracilis et Vitrella brassicaformis ont affiché des adaptations claires à de faibles lumières dans le visible (400 – 700 nm) et le rouge lointain (> 700 nm). La capacité d’absorption dans le rouge lointain résulte de la présence de variantes de chlorophylles, appelées chlorophylles « rouges » ou « à faible énergie ». Dans des conditions de croissance à faible lumière dans le visible ou le rouge lointain, nous avons identifié chez E. gracilis, la présence d’un complexe d'antennes (nommé LHCE) abondant. Sous ces mêmes paramètres de croissance, des tailles d’antennes et des taux de transferts d’électrons (ETR) du photosystème II (PS II) plus importants, ont été déterminés sous des lumières actiniques à 720 et 730 nm. Ce complexe LHCE contient de la chlorophylle a, décalée vers le rouge avec un pic d’absorbance centré à 690 nm. Des mutations knock-out par CRISPR-Cas9 ciblant la protéine LHCE12, constitutive de ce complexe, n’ont eu aucun impact sur sa composition pigmentaire, ses propriétés spectroscopiques, la taille d’antenne ou l’ETR de son PS II. D'autre part, la présence d'une adaptation constante au rouge lointain chez V. brassicaformis a été démontrée, quelle que soit la lumière à laquelle elle s’est développée. Sur base d’analyses biochimiques, le complexe d’antennes (nommé LHCV) responsable de cette adaptation a été en partie isolé. Ce complexe affichait un pic d’absorption centré à 700 nm. Cette étude réalisée sur E. gracilis et V. brassicaformis a permis d’apporter un précieux aperçu non seulement sur les processus de régulation de la photosynthèse chez ces organismes, mais aussi sur les stratégies d'adaptation plus larges des algues secondaires dans des environnements enrichis en lumière rouge lointain.